一种应变片粘贴质量测试装置及使用方法

1.本发明涉及材料力学性能测试技术领域，尤其涉及一种检测应变片粘贴质量的测试装置。


背景技术：

2.应变片是一种由敏感栅等构成用于测量构件应变大小的元件，在土木、机械、材料等专业的生产和科研中有非常广泛的应用。应变片在受力后会产生变形，从而导致其电阻发生改变。使用时将应变片牢固粘贴于构件表面，当构件受力变形时，可以通过测量应变片电阻值的变化，转换获得构件测点的应变值。
3.应变片粘贴质量的好坏直接影响着最终采集的应变值准确性。由于受力环境多样，实际应用时应变片通常都是由检测员根据经验人工粘贴。但是应变片的粘贴包含界面清理、涂胶、贴片等比较复杂的程序，整个过程受人为因素影响非常大，如粘贴面是否清理打磨到位、胶水选择是否合适、涂胶厚度是否均匀合理、贴片时是否清理干净气泡等等。实际工程和科研中，由于应变片粘贴质量低导致的测量失败的问题非常常见，而现今依然没有合适的方法在工作前定量测试应变片是否粘贴到位。在工程中，经常要等到构件真实受力后才能发现应变片粘贴问题，而此时再进行更换、添加应变片将严重影响数据精度，对于一些隐蔽工程在隐蔽工作后则完全丧失了作业面，此时若出现粘贴质量问题将直接导致数据的缺失。
4.现有关于应变片的国家专利都是针对应变片本身构造和应变粘贴装置设计而改进，没有发现关于应变片粘贴质量工作前检测的内容。但实际上应变片粘贴质量是检测过程中非常关键的一环，在应变片粘贴后，若能采用一种简单便捷的方式测试应变片是否牢固、精准的粘贴于构件上，将能让检测员提前发现有问题的应变片并及时进行更换，从而降低检测问题出现频率，提高应变检测数据质量。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于针对现有技术不足和工程安全的需要，提供一种应变片粘贴质量测试装置及使用方法，能简单、便捷、快速测试应变片的粘贴质量。
6.本发明通过以下技术方案实现。
7.本发明所述的一种应变片粘贴质量测试装置，由垫块、压块及紧固螺栓三部分组成。
8.所述的垫块的宽度可预先制作多种尺寸，根据待测构件实际情况选用大于待测构件宽度的垫块。
9.所述的垫块应有足够的厚度以保证垫块的整体刚度。
10.所述垫块厚度方向的一侧为平面，用于安装螺栓；另一侧为曲率固定的外凸弧面，其曲率半径r应使得待测构件厚度h/垫块曲率半径r＝1
‰
～1％。其中弧面为与待测构件相接触的面。
11.所述的垫块的长度方向与待测构件长度方向一致。所述的垫块的四角分别有贯穿厚度方向的螺栓孔，用于安装紧固螺栓使之与压块的连接。
12.所述的压块的宽度应与垫块一致。
13.所述的压块应有足够的厚度以保证所述压块的整体刚度。所述压块厚度(高度)方向的一侧为平面，另一侧为与所述垫块弧面曲率一致的内凹弧面。
14.所述的压块的长度方向应与垫块一致。
15.所述的压块的内凹弧面应沿弧度方向开设有略大于应变片尺寸的暗槽，安装测试装置时应使暗槽对准待测构件上的应变片，使应变片在暗槽内且能自由变形。
16.所述的压块的内凹弧面内侧根据待测构件的形状不同制作成不同类型截面形状。针对于片状、板状、方杆形待测构件选用平滑截面的压块；针对于圆杆形待测构件选用包含三角斜面引导槽的压块，防止待测构件受力后滑移。
17.所述的压块的四角分别有与垫块一致的贯穿厚度方向的螺栓孔。
18.所述的紧固螺栓通过螺栓孔将垫块和压块连接在一起。
19.所述的垫块、压块，制作材料可以选用实心钢材或其他有较强刚度的材料。
20.本发明所述的一种应变片粘贴质量测试装置的使用方法，按如下步骤进行：
21.(1)将待测构件上的应变片在自然状态下连接应变仪，测读应变数据，同时量取待测构件厚度值h；
22.(2)将待测构件表面涂抹少量凡士林，将垫块和压块分别从待测构件两侧夹住待测构件，并使应变片落于暗槽内，同时垫块和压块的长度方向与待测构件一致；
23.(3)将紧固螺栓穿过垫块和压块四角的螺栓孔，通过扳手紧固螺栓螺母，使待测构件随压块的弧面一起弯曲，直至与垫块完全贴合，测读应变数据并计算弯曲后应变片产生的实际应变值εr，若此时数据出现明显不稳定现象，则判定为应变片粘贴质量差，需重新粘贴；
24.(4)在沿着待测构件长度方向，待测构件的理论应变值应为：
[0025][0026]
其中，h为待测构件厚度，r为垫块曲率半径。对于应变片粘贴方向与待测构件长度方向完全一致的情况，可直接比较εr与的数值大小，若两者偏差较大则判定为应变片粘贴质量差，需重新粘贴。对于应变片粘贴方向要求与待测构件长度方向呈夹角α的情况，则需要将εr换算成构件长度方向的应变值：
[0027][0028]
然后比较ε
′r与的数值大小，若两者偏差较大则判定为应变片粘贴质量差，需重新粘贴。
[0029]
本发明的有益效果在于：
[0030]
(1)本发明在不损坏构件的前提下，为检测员提供了一个判断应变片粘贴质量的参考标准，非常有助于检测员提前发现应变片问题并及时做出调整，降低检测问题出现频
率，提高应变检测数据质量。
[0031]
(2)本发明所提供的装置无需采用大型的加载设备，能够很好的适应实验室、工程现场等不同检测环境；
[0032]
(3)本发明实现原理简单，操作简便，配套仪器均为传统应变检测设备，不需添加其他检测设备和计算软件，有利于社会推广。
[0033]
本发明装置主要针对待测构件为刚度不大，能产生一定弹性变形的情况进行测试。
附图说明
[0034]
图1为本发明应变片粘贴质量测试装置装配图(俯视)。
[0035]
图2为本发明应变片粘贴质量测试装置装配图(正视)。
[0036]
图3为本发明垫块构造图(正视)。
[0037]
图4为本发明垫块构造图(侧视)。
[0038]
图5为本发明针对片状、板状、方杆形待测构件的压块1构造图(正视)。
[0039]
图6为本发明针对片状、板状、方杆形待测构件的压块1构造图(侧视)。
[0040]
图7为本发明针对片状、板状、方杆形待测构件的压块构造图(仰视)。
[0041]
图8为本发明针对圆杆形待测构件的压块构造图(正视)。
[0042]
图9为本发明针对圆杆形待测构件的压块构造图(侧视)。
[0043]
图10为本发明针对圆杆形待测构件的压块构造图(仰视)。
[0044]
图11为本发明待测构件及应变片连接示意图(应变片与构件方向一致)。
[0045]
图12为本发明待测构件及应变片连接示意图(应变片与构件呈一定角度)。
[0046]
图13为本发明测试的理论应变值计算原理图。
[0047]
其中，1为压块，2为垫块，3为紧固螺栓，4为螺栓孔，5为暗槽，6为待测构件，7为引导槽，8为应变片，9为应变仪。
具体实施方式
[0048]
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0049]
图1、图2分别从俯视和正视两个角度，表示了装置在整体装配完成后工作时的状态。图3、图4分别从正视和侧视两个角度表示了垫块装置的的构造。图5～图10从正视、侧视、仰视角度表示了压块装置的的构造。本发明设计了两种类型的压块，用来适应不同类型的测试构件，其中图5～图7所表示的压块受压表面光滑，适用于片状、板状、方杆形构件，图8～图10所表示的压块在受压表面添加了引导槽7，用以防止构件受力后滑移，适用于圆杆形构件。图11和图12表示了待测构件粘贴应变片后进行应变测试时的连线情况，其中图11中应变片与构件的长度方向相同，图12中应变片与构件的长度方向夹角为α。图13为应变值计算的原理图，用以理解构件测试时理论应变值计算公式的推导。
[0050]
如图1、图2所示，一种应变片粘贴质量测试装置，由垫块1、压块2及紧固螺栓3三部分组成，压块1和垫块2均有相互匹配的圆弧面。将待测构件6夹于垫块1、压块2之间，圆弧面为与构件6的接触面。四个紧固螺栓3穿过螺栓孔4将整个装置连成整体。
[0051]
实施例1。
[0052]
如图1、图2、图5～图7所示，本实施例所述的一种应变片粘贴质量测试装置，由垫块2、压块1及紧固螺栓3三部分组成。
[0053]
所述的垫块2的宽度选用大于待测构件6宽度的垫块2。
[0054]
所述的垫块2应有足够的厚度以保证垫块2的整体刚度。
[0055]
所述垫块2厚度方向的一侧为平面，用于安装螺栓3；另一侧为曲率固定的外凸弧面，其曲率半径r应使得待测构件6厚度h/垫块曲率半径r＝1
‰
～1％。其中弧面为与待测构件6相接触的面。
[0056]
所述的垫块2的长度方向与待测构件6长度方向一致。所述的垫块2的四角分别有贯穿厚度方向的螺栓孔4，用于安装紧固螺栓3使之与压块1的连接。
[0057]
所述的压块1的宽度应与垫块2一致。
[0058]
所述的压块1应有足够的厚度以保证压块1的整体刚度。压块1厚度方向的一侧为平面，另一侧为与垫块2弧面曲率一致的内凹弧面。
[0059]
所述的压块1的长度方向应与垫块2一致。
[0060]
所述的压块1的内凹弧面应沿弧度方向开设有略大于应变片8尺寸的暗槽5，安装测试装置时应使暗槽5对准待测构件6上的应变片8，使应变片8在暗槽5内且能自由变形。
[0061]
针对于片状、板状、方杆形待测构件6，本实施例所述的压块1选用内凹弧面内侧为平滑截面的压块1。
[0062]
所述的压块1的四角分别有与垫块2一致的贯穿厚度方向的螺栓孔4。
[0063]
所述的紧固螺栓3通过螺栓孔4将垫块2和压块1连接在一起。
[0064]
所述的垫块2、压块1，制作材料可以选用实心钢材或其他有较强刚度的材料。
[0065]
本实施例中，压块1和垫块2均有相互匹配的圆弧面。将待测构件6夹于垫块1、压块2之间，圆弧面为与构件6的接触面。四个紧固螺栓3穿过螺栓孔4将整个装置连成整体。
[0066]
实施例2。
[0067]
如图8～图10所示，针对于圆杆形待测构件6，本实施例所述的压块1选用内凹弧面内侧包含三角斜面引导槽7的压块1，防止待测构件6受力后滑移。其它部件与结构与实施例1相同。
[0068]
实施例3。
[0069]
本实施例考虑待测构件6为片状，同时应变片8粘贴于待测构件6上，两者长度方向一致的情况。选用压块为光滑弧面，如图5～图7，同时应变片接线方式如图11，应变片粘贴质量的测试的主要步骤包括：
[0070]
(1)用游标卡尺量取待测构件6厚度h，将应变片8通过导线连接应变仪9，在不受外力情况下测读应变数据作为起始数据；
[0071]
(2)在待测构件6表面涂抹少量凡士林。将垫块2和压块1的弧面相对，夹于待测构件6两侧，安装时需确保垫块2和压块1的长度方向与待测构件6一致，并且粘贴的应变片8所在位置能够落在暗槽5内，保证受压时压块1不直接与应变片8接触；
[0072]
(3)紧固螺栓3穿过螺栓孔4，将垫块2和压块1连接在一起，通过扳手紧固螺栓螺母，紧固过程应依次扳动对角方向的紧固螺栓3。待测构件6随压块1的弧面一起弯曲，直至与垫块2完全贴合，测读此时应变数据，根据数据的稳定性判断应变片粘帖是否牢固。若数
据没有明显漂移现象则计算待测构件弯曲过程产生的实际应变值εr；
[0073]
(4)采用公式计算出待测构件6的理论应变值比较εr与的数值大小，通过误差判断应变片粘贴质量优劣。
[0074]
实施例4。
[0075]
本实施例考虑待测构件6为圆杆状，同时应变片8粘贴方向与待测构件6长度方向呈α角的情况。选用压块的弧面设有引导槽7，如图8～图10，同时应变片接线方式如图12，应变片粘贴质量的测试的主要步骤包括：
[0076]
(1)用游标卡尺量取待测构件6厚度h，将应变片8通过导线连接应变仪9，在不受外力情况下测读应变数据作为起始数据；
[0077]
(2)在待测构件6表面涂抹少量凡士林。将垫块2和压块1的弧面相对，夹于待测构件6两侧，安装时待测构件6应对准引导槽7，保证受压时待测构件6不会滑出引导槽7，并且粘贴的应变片8所在位置能够落在暗槽5内，保证受压时压块1不直接与应变片8接触；
[0078]
(3)紧固螺栓3穿过螺栓孔4，将垫块2和压块1连接在一起，通过扳手紧固螺栓螺母。待测构件6随压块1的弧面一起弯曲，直至与垫块2完全贴合，测读此时应变数据，根据数据的稳定性判断应变片粘贴是否牢固。若数据没有明显漂移现象则计算应变片8弯曲过程产生的实际应变值εr；
[0079]
(4)采用公式换算出待测构件6在弯曲方向上的实际应变值ε
′r，采用计算出待测构件6的理论应变值比较ε
′r与的数值大小，通过误差判断应变片粘贴质量优劣。
[0080]
结果分析：通过使用应变片粘贴质量的测试装置，可以在构件承受较大外力、应变检测前快速测试应变片粘贴是否合格。装置原理简单，易于操作，测试效率高，不影响原有应变检测进度。测试装置能够适用于多种不同的构件形状和不同的应变片粘贴方式，可用于实验室试件检测、工程现场结构检测等多种场合。通过大量对比试验发现，采用本发明的应变片粘贴质量测试装置后，大大降低了应变片失效概率，应变测试的数据完整性有了明显提高。
[0081]
以上所述仅为本发明的实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明方案内容，依据本发明技术实质所作的任何简单修改、等同变换或装饰，均仍属本发明的专利保护范围内。