一种新型张拉膜结构膜面张力测试仪及测试方法与流程

本发明涉及一种张拉膜结构膜面张力测试仪及测试方法，属于应力测量仪表领域。

背景技术：

在张拉膜结构中，膜面张力直接关系到张拉膜结构的承载能力和形貌，是张拉膜结构施工和检测的关键因素。现有的膜面张力测量仪或测量的可信度较低、测量误差较大，或是笨重，不方便在工程中测量及张力测量方法中。因此，发明一种能方便应用于工程实际的膜面张力测量仪器和测试方法具有重要的理论意义和工程实用价值。

技术实现要素：

针对现场测量膜面张力过程中原有测量仪器和方法稳定性不足的问题，本发明提供了一种新型膜面张力测量仪及张力测量方法。本发明引入固定边界，消除工程中膜面尺寸和边界固定方式的影响，使得标定结果与实际结果一致；测量时同时测得顶突深度和回弹力，得到顶突深度与回弹力曲线，与张力—顶突深度—回弹力曲线族比对，测试结果更加牢靠。通过磁夹固定边界，可以测量膜在水平位置、任意倾斜位置的张力。

为了解决以上问题，本发明采用了如下技术方案：一种新型张拉膜结构膜面张力测试仪，其特征在于，包括磁性夹持底座、圆筒外壳、螺旋压杆、压头、力传感器和位移计。磁性夹持底座包括磁性夹持块，底座板块，磁性夹持块设置在底座板块端部，底座板块上设有通孔。在磁性加持底座的上部设有圆筒外壳，螺旋压杆插入圆筒外壳。在螺旋压杆的底部连接有压头，力传感器设置在螺旋压杆上，且位于圆筒外壳内。螺旋压杆的旋转升降可带动压头穿过底座板块上的通孔上下移动。位移计与压头通过横向连接杆相连，位移计设置在底座板块上，圆筒外壳上设有开槽，横向连接杆穿过槽，使得连接杆可以伸出并为连接杆的上下摆动提供空间。

所述的一种新型张拉膜结构膜面张力测试仪，还包括数显式力值显示器，数显式力值显示器设置在圆筒外壳外，数显式力值显示器与力传感器进行通信连接。

作为本发明的另一种实施方案，在圆筒外壳上设有数据线通孔，力传感器与数显式力值显示器通过数据线通孔进行数据线连接。

所述的压头端部为圆球形状。

应用所述的新型张拉膜结构膜面张力测试仪的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将磁性夹持底座的上下两部分磁性夹持块分别置于膜的上下两面并依靠强力磁铁紧紧贴合，分割出一固定边界区域；

步骤2：压头位于分割出的固定边界区域的膜的中心位置；

步骤3：旋转螺旋压杆使压头下压，产生位移量，读取回弹力。

本发明与现有技术相比，有以下有益效果：(1)通过上下紧紧贴合的磁夹固定边界实现了边界的缩小与固定，测力仪器的附加质量通过底座传导至膜面，使测力仪器仅对磁夹固定边界外的膜面具有附加质量的影响，而磁夹固定边界内膜面维持了放置测力仪器前的膜面形态和张力；(2)通过磁夹固定边界固定边界消除了实际测量中由于边界过大对膜面张力测量造成的影响并减小误差；(3)通过压杆下压一定位移读取回弹力，使得测量更加精确，稳定，可广泛应用于各种实际复杂条件下的膜面张力测量。

附图说明

图1为本张拉膜结构膜面张力测试仪的测试原理图。

图2为本张拉膜结构膜面张力测试仪的结构示意图。

图3为本张拉膜结构膜面张力测试仪的测试标定曲线族图。

具体实施方式

下面结合对本发明做进一步阐述。

如图2所示，本发明提供了一种新型张拉膜结构膜面张力测试仪，包括磁性夹持底座1、圆筒外壳2、螺旋压杆3、圆球形状的压头4、力传感器5、位移计6、数显式力值显示器7，

磁性夹持底座1包括磁性夹持块8，底座板块9，磁性夹持块8设置在底座板块9端部，底座板块9上设有通孔10；

在磁性加持底座1的上部设有圆筒外壳2，螺旋压杆3插入圆筒外壳2；

在螺旋压杆3的底部连接有压头4，力传感器5设置在螺旋压杆3上，且位于圆筒外壳2内；

螺旋压杆3的旋转升降可带动压头4穿过底座板块上的通孔10上下移动；

压头4为圆球形状，在保证与膜面12充分接触面但不会戳破膜面12；

位移计6与压头4通过横向连接杆12相连，位移计6设置在底座板块9上，圆筒外壳2上设有开槽12，横向连接杆12穿过槽13，使得连接杆可以伸出并为连接杆的上下摆动提供空间；

在圆筒外壳2上设有数据线通孔11，力传感器5与数显式力值显示器7通过数据线通孔11进行数据线连接。

如图1所示，应用所述的新型张拉膜结构膜面张力测试仪的测试方法，包括以下步骤：

步骤1：将磁性夹持底座1的上下两部分磁性夹持块8分别置于膜的上下两面并依靠强力磁铁紧紧贴合，分割出一固定边界区域；

步骤2：压头4位于分割出的固定边界区域的膜的中心位置；

步骤3：旋转螺旋压杆3使压头4下压，产生位移量，读取回弹力。

如图3所示，回弹力与顶突位移关系曲线，横坐标为顶突位移，纵坐标为回弹力。该曲线来源于实验室中对新型膜面张力测量仪的标定。每条曲线分别为不同膜面张力下的回弹力和顶突位移之间关系。在实际测量过程中，通过改变顶突位移测回弹力的方式得到关系曲线，将该关系曲线植入标定曲线组中进行对照，即可得到膜面张力。

经实验，不同膜面张力下，回弹力和顶突位移的关系曲线区分明显，辨识度很高。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种新型张拉膜结构膜面张力测试仪及测试方法，其磁性夹持底座包括磁性夹持块，底座板块，磁性夹持块设置在底座板块端部；在磁性加持底座的上部设有圆筒外壳，螺旋压杆插入圆筒外壳；螺旋压杆底部连接有压头，力传感设置在螺旋压杆上；螺旋压杆的旋转升降可带动压头穿过底座板块上的通孔上下移动；位移计与压头通过横向连接杆相连，位移计设置在底座板块上，圆筒外壳上设有开槽，横向连接杆穿过槽；本发明引入固定边界，消除工程中膜面尺寸和边界固定方式的影响，使得标定结果与实际结果一致；测量时同时测得顶突深度和回弹力，得到顶突深度与回弹力曲线，与张力—顶突深度—回弹力曲线族比对，测试结果更加牢靠。

技术研发人员：徐晓晨;操卫忠;顾叶青;逯建伟
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十四研究所
技术研发日：2018.08.23
技术公布日：2018.12.07