基于虚拟仪器的机械强度检测系统的研究

　　电阻应变传感器借助被测构件或弹性元件将力P的变化转换为应变ε,再由电阻应变片将被测构件的应变ε转换为电阻变化ΔR。电阻应变仪是将电阻应变片的电阻变化ΔR转换为电压或电流变化,然后通过放大器、相敏检波器进行信号调理。

　　传统的指示器或记录仪的作用是对电阻应变仪的输出信号进行指示、记录或分析。

　　传统的电阻应变检测系统难以适应工程应用中日益提高的应变测量要求,主要表现在:可移植性差,测量精度不高,操作不灵活,不容易测量现场环境因素对仪器的影响,而且不具备数据存储、分析、处理等智能化功能。

　　传统电阻应变测量系统所存在的一系列问题,都可以通过引入虚拟仪器技术予以解决,从而生成新一代的虚拟电阻应变测量系统。此外,电阻应变测试在 机械量测试中极具典型性和代表性,应用比较广泛。采用相同的传感器能够完成多种不同的工程测试任务,因而电阻应变虚拟检测系统能更好地发挥虚拟仪器技术的 优势。

　　2　虚拟电阻应变测量系统结构

　　硬件部分采用多功能、高性能的信号调理设备NI SCXI-1521和数据采集卡NI 6251,具有测点通道数多、精度高、数据卡可扩展等特点。该系统支持多种桥路接入方式(1/4桥、半桥、全桥)。测试系统结构如图2所示。

　　软件部分实现信号处理、特征参数的计算及数据管理。将采集数据经过函数运算后,在前面板上可进行显示、存储等,同时可以根据处理后的数据对机械强度的状态进行实时监测,并及时报警。利用公司的LabVIEW 8·5作为程序设计编译环境和工具[3]。

　　本系统由静态测试系统和动态测试系统2大子系统组成[4]。根据机械强度测试过程的基本要求,将系统划分为7个功能模块,其功能结构框图如图3所示。

　　3　强度测试原理

　　对于主应力方向未知的,根据应变花分别测得的应变值εx、εy和剪应变γxy,可由下列步骤计算出相应的主应力

　　力学分析表明,构件受力虽然千差万别,但其断面只存在正应力和剪应力,因此,构件应力测量可归结为正应力和剪应力测量。强度校核要求构件承受的最大正应力不得超过许用应力[σ]和许用剪应力[t],即

　　4　在塔式起重机结构强度检测中的应用

　　为了保证起重机械的安全使用,对塔高臂长的塔式起重机(以下简称塔机)制定了各项检验制度。国家标准GB 10057—1988《塔式起重机检验规则》严格规定,塔机出厂前、大修后、在新施工地点安装后都要进行试运转和检验,其中,强度性能试验是一个很重要的 性能试验,包括2方面:静态测试试验,主要针对1次超越性破坏;动态测试试验,主要是检测抗疲劳积损破坏能力。特别在吊点附近,由于集中力的作用,其应力 很大。吊装是否安全将决定于这些部位应力的大小,考虑不周将会造成设备损害或人身事故。下面以QTZ400塔机鉴定为例进行说明。