一种用于检测高温下建筑钢结构应力应变的装置及方法与流程

1.本发明主要涉及钢结构工程检测设备领域，尤其涉及一种用于检测高温下建筑钢结构应力应变的装置及方法。


背景技术：

2.随看科学技术发展，钢结构在我国应用越来越广，从初的大型公共建筑、体育场馆、火车站到钢结构厂房以至民用建筑，钢结构以其多方面的优点受到越来越多的建设单位和设计单位的青睐。
3.对于钢结构建筑来说，其耐火性能与耐候性能同等重要。由于钢材的强度和弹性模量会随着温度的的升高而降低，而且在高温环境下，钢材的力学性能会发生明显的变化，尤其是强度和刚度会明显降低，所以钢结构的耐火性能是远较于砖石结构或钢筋混凝土结构为差的。
4.另一方面，高温下连接的承载能力决定了决定的转动能力，而足够的转动能力是梁悬链线效应和楼板薄膜效应发挥的基础。
5.因此，随着钢结构的普遍，对现有钢结构进行高温下应力应变检测的评定是非常必要且紧迫的。


技术实现要素：

6.针对现有技术的上述缺陷，本发明提供一种用于检测高温下建筑钢结构应力应变的装置及方法，实现了在模拟一定的承载能力下，以不同温度下模拟钢结构的抗变形程度，并以实时动态变化将钢结构应力应变直观显示，解决了现有钢结构进行高温下应力应变检测的评定效率和准确性差的问题。
7.为实现上述在模拟一定的承载能力下，以不同温度下模拟钢结构的抗变形程度，并以实时动态变化将钢结构应力应变直观显示，便于操作和管理，便于操作和管理的目的，本发明提出如下技术方案：
8.一种用于检测高温下建筑钢结构应力应变的装置及方法，包括：
9.高温烘箱，高温烘箱腔内上下两端设有用于固定钢结构试验件的上夹头和下夹头，高温烘箱腔内侧壁设有电加热器和轨道槽，轨道槽上滑动设有导向板，导向板套设于上夹头上；
10.电动缸，电动缸固定设于高温烘箱上端，高温烘箱上端设有用于固定电动缸的保持架，电动缸的推杆穿过保持架连接有推板，推板两端对称设有依次穿过保持架和高温烘箱并与导向板连接的导柱；
11.数据采集模块，数据采集单元包括设套设于电动缸的推杆上的拉力传感器，以及设于高温烘箱侧壁的温度传感器和超声波传感器；
12.控制装置，控制装置设于高温烘箱一侧，用于根据拉力传感器的反馈驱动电动缸对钢结构试验件进行拉伸，以及用于根据温度传感器的反馈驱动电加热器对钢结构试验件
进行加热；
13.及无线模块，控制装置通过无线模块与控制终端无线通信，无线模块用于根据采集模块收集的温度信息、拉力信息和钢结构试验件的应力变化信息向控制终端反馈。
14.控制终端包括设于控制装置上的用户界面，用于接受用户通过用户界面所显示的对控制装置预设的拉力值和温度值，还能够对用户界面进行操作修改控制装置预设的拉力值和温度值；
15.以及实时显示钢结构试验件在预设的拉力值和温度值下发生的应力变化。
16.进一步的，上述上夹头和下夹头均由夹头、以及分别套设在夹头两端的夹座和锁紧螺母组装而成；
17.进一步的，上述采用螺纹旋转的方式使锁紧螺母与夹座连接，在锁紧螺母加载力的作用下夹头内径变小或变大，从而对钢结构试验件进行装卸。
18.进一步的，上述高温烘箱包括由箱体和转动连接于箱体的箱门组装而成。
19.进一步的，上述电加热器为电磁加热、电阻加热或红外线加热的其中一种加热方式。
20.进一步的，上述驱动电动缸，依靠液压作动缸的往复运动的原理对推板施加载荷，导柱在推板作用下对导向板施加载荷，上夹头在导向板的作用下沿着轨道槽的直线方向对钢结构试验件进行拉伸。
21.本发明还提出一种用于检测高温下建筑钢结构应力应变的方法，其特征在于，包括以下步骤：
22.步骤s1：检测试验开始前，将钢结构试验件放入高温烘箱腔内，钢结构试验件两端均通过锁紧锁紧螺母使其快速固定，关闭箱门；
23.步骤s2：开始检测试验，通过用户界面预设的拉力值和温度值，首先，控制装置驱动电动缸对钢结构试验件进行拉伸，当拉力传感器反馈的拉力变化信息达到预设的拉力值时，保持电动缸功率一直不变；其次，控制装置驱动电加热器对钢结构试验件进行加热，当温度传感器的反馈的温度变化信息达到预设的温度值时，恒温分钟，即允许钢结构试验件自由膨胀；
24.步骤s3：检测试验加载，通过用户界面实时显示钢结构试验件在预设的拉力值和温度值下发生的应力变化，判断是否进行检测试验；
25.当钢结构试验件断裂，则终止试验，当钢结构试验件应力应变的速率保持在0.3％/min，则对用户界面进行操作修改控制装置预设的温度值，继续驱动电加热器对钢结构试验件进行加热，当温度传感器的反馈的温度变化信息达到修改预设的温度值时，恒温20分钟，直至钢结构试验件断裂，终止试验；
26.步骤s4：检测试验采集与反馈，通过超声波传感器的数据采集，既可通过用户界面得到钢结构试验件在整个检测试验过程中应力应变的实时动态变化情况。
27.本发明的有益效果：
28.第一，本发明针对如何解决现有钢结构进行高温下应力应变检测的评定效率和准确性差的问题，通过驱动电动缸对推板施加载荷，导柱在推板作用下对导向板施加载荷，上夹头在导向板的作用下沿着轨道槽的直线方向对钢结构试验件进行拉伸，以保证钢结构试验件在整个检测试验过程中的稳定性。
29.进一步，通过设置数据采集模块、无线模块、控制装置的配合使用，操作者只需通过用户界面设置预设的温度值和拉力值，以及通过控制装置驱动电动缸和电加热器，以达到检测试验数据精准控制和提高检测试验的效率，同时，还能通过用户界面可直观的显示预设的温度值和拉力值，并获取钢结构试验件在预设的拉力值和温度值下发生的应力变化；操作者只需通过用户界面便能对控制装置进行操作修改，便于操作和管理。
附图说明
30.图1为本发明的整体结构示意图；
31.图2为本发明中下夹头的整体结构爆炸示意图；
32.图中，
33.1、高温烘箱；2、上夹头；3、下夹头；4、轨道槽；5、导向板；6、电动缸；7、保持架；8、推板；9、导柱；10、温度传感器；11、超声波传感器；12、拉力传感器；13、控制装置；14、用户界面；15、电加热器；16、夹座；17、夹头；18、锁紧螺母。
具体实施方式
34.为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
35.实施例1：
36.如图1-2所示可知，本发明提出一种用于检测高温下建筑钢结构应力应变的装置，包括由高温烘箱1、电动缸6、数据采集模块、控制装置13、无线模块和控制终端组成；
37.高温烘箱1包括由箱体和转动连接于箱体的箱门组装而成；高温烘箱1腔内上下两端设有用于固定钢结构试验件的上夹头2和下夹头3，上夹头2和下夹头3均由夹头17、以及分别套设在夹头17两端的夹座16和锁紧螺母18组装而成；采用螺纹旋转的方式使锁紧螺母18与夹座16连接，在锁紧螺母18加载力的作用下夹头17内径变小或变大，从而对钢结构试验件进行装卸，提高装卸工作效率；高温烘箱1腔内侧壁设有电加热器15，电加热器15优选为电磁加热、电阻加热或红外线加热的其中一种加热方式；以及轨道槽4，轨道槽4上滑动设有导向板5，导向板5套设于上夹头2上；电动缸6固定设于高温烘箱1上端，高温烘箱1上端设有用于固定电动缸6的保持架7，提高电动缸6运行的稳定性；电动缸6的推杆穿过保持架7连接有推板8，推板8两端对称设有依次穿过保持架7和高温烘箱1并与导向板5连接的导柱9；驱动电动缸6，依靠液压作动缸的往复运动的原理对推板8施加载荷，导柱9在推板8作用下对导向板5施加载荷，上夹头2在导向板5的作用下沿着轨道槽4的直线方向对钢结构试验件进行拉伸。
38.数据采集单元包括设套设于电动缸6的推杆上的拉力传感器12，以及设于高温烘箱1侧壁的温度传感器10和超声波传感器11；控制装置13设于高温烘箱1一侧，用于根据拉力传感器12的反馈驱动电动缸6对钢结构试验件进行拉伸，以及用于根据温度传感器10的反馈驱动电加热器15对钢结构试验件进行加热；
39.无线模块为wifi、蓝牙或光纤中的一种或多种，控制装置13通过无线模块与控制终端无线通信，无线模块用于根据采集模块收集的温度信息、拉力信息和钢结构试验件的
应力变化信息向控制终端反馈。
40.控制终端包括设于控制装置13上的用户界面14，用于接受用户通过用户界面14所显示的对控制装置13预设的拉力值和温度值，还能够对用户界面14进行操作修改控制装置13预设的拉力值和温度值；以及实时显示钢结构试验件在预设的拉力值和温度值下发生的应力变化。
41.实施例2：
42.本发明还提出一种用于检测高温下建筑钢结构应力应变的方法，包括以下步骤：
43.第一步：检测试验开始前，将钢结构试验件放入高温烘箱1腔内，钢结构试验件两端均通过锁紧锁紧螺母18使其快速固定，关闭箱门；
44.第二步：开始检测试验，通过用户界面14预设的拉力值和温度值，首先，控制装置13驱动电动缸6对钢结构试验件进行拉伸，当拉力传感器12反馈的拉力变化信息达到预设的拉力值时，保持电动缸6功率一直不变；其次，控制装置13驱动电加热器15对钢结构试验件进行加热，当温度传感器10的反馈的温度变化信息达到预设的温度值时，恒温20分钟，即允许钢结构试验件自由膨胀；
45.第三步：检测试验加载，通过用户界面14实时显示钢结构试验件在预设的拉力值和温度值下发生的应力变化，判断是否进行检测试验；
46.当钢结构试验件断裂，则终止试验，当钢结构试验件应力应变的速率保持在0.3％/min，则对用户界面14进行操作修改控制装置13预设的温度值，继续驱动电加热器15对钢结构试验件进行加热，当温度传感器10的反馈的温度变化信息达到修改预设的温度值时，恒温20分钟，直至钢结构试验件断裂，终止试验；
47.第四步：检测试验采集与反馈，通过超声波传感器11的数据采集，既可通过用户界面14得到钢结构试验件在整个检测试验过程中应力应变的实时动态变化情况。
48.上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利请的权利要求所涵盖。