一种板架结构初始及残余变形连续测量装置及方法与流程

本发明涉及船舶结构试验测试，尤其是一种板架结构初始及残余变形连续测量装置及方法。

背景技术：

1、船舶在复杂海洋环境中航行时，极易遭受风浪流及冰载联合载荷作用，尤其是船舶承受砰击载荷和冰载荷作用时，船体板架结构将发生局部变形。同时，为了满足日益增长的海洋运输需求，商用船舶(如集装箱船)及舰船结构逐渐呈现出大型化、高速化的特征，使得船舶首部结构具有明显的外飘特征；当船舶在恶劣的海况中航行时，船舶外飘区域与波浪发生碰撞等情况下，船体会发生猛烈的砰击，会对船体总纵强度构成严重的威胁，使得船艏外飘结构呈现出典型的“瘦马”形式，严重时将使得结构发生破坏，造成巨大的经济损失、甚至威胁到人员的生命安全，需要通过模型试验技术开展船体典型板架结构强度校核，为船舶结构设计及安全性评估奠定基础。

2、而板架结构得变形将直接影响结构强度和失效模式等，其中板架结构得变形主要包括焊接引起得残余变形、结构碰撞产生得变形、意外跌落产生得变形等，开展板架结构模型试验前后需要精确获得上述情况产生得变形，为后续结果分析提供支撑。

3、现有技术中，板架结构变形一般采用商业设备进行测试，如通过定位球手动扫描或者定位点分别扫描等，存在测量时间长、测试范围小、设备昂贵的缺点。

4、为此我们提出一种板架结构初始及残余变形连续测量装置及方法。

技术实现思路

1、本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种板架结构初始及残余变形连续测量装置及方法，从而以保证可对板架整体结构进行连续测量，该装置存在操作简单、携带方便、测试范围广、造价低等特点。

2、本发明所采用的技术方案如下：

3、一种板架结构初始及残余变形连续测量装置，用于测量板架结构，包括：

4、垂向运动控制系统；

5、水平运动控制系统，设置在垂向运动控制系统上；

6、激光位移传感器，设置在水平运动控制系统上；

7、其中，垂向运动控制系统和水平运动控制系统配合用于完成板架结构整体遍历，结合激光位移传感器进行板架结构的整体变形测试；

8、激光位移传感器的采样频率f＝n/b/v；

9、b为板架结构的宽度；n为需要等间距连续采集位移点的个数；v为激光位移传感器的移动速度。

10、其进一步特征在于：

11、所述垂向运动控制系统设置在高度调节支架上，用于调节垂向运动控制系统的高度。

12、所述垂向运动控制系统包括两个垂向连杆和两个连杆，两个垂向连杆的两端分别与连杆固定组成回型结构，一个连杆设置有垂向运动驱动电机和主传动轴，垂向连杆中设置有垂向传动轴，垂向连杆设置有能够滑动的垂向移动块，垂向运动驱动电机驱动主传动轴，主传动轴通过垂向传动轴带动垂向移动块移动。

13、所述水平运动控制系统固定在两个垂向移动块之间。

14、所述水平运动控制系统。

15、所述水平运动控制系统包括水平运动驱动电机、水平连杆、水平移动滑块和水平传动轴；水平连杆固定在两个垂向移动块之间，水平连杆中设置有水平传动轴，水平传动轴上设置有螺纹，水平连杆上滑动设置有水平移动滑块，水平移动滑块顶部设置有水平运动驱动电机，通过水平运动驱动电机驱动水平传动轴，通过水平传动轴带动水平移动滑块移动。

16、所述板架结构包括纵骨、横梁和外板。

17、本发明还公开了一种板架结构初始及残余变形连续测量方法，包括如下步骤：

18、第一步：固定连杆和垂向连杆，固定水平连杆和垂向移动块；

19、第二步：把测试装置放置在待测的板架结构上方，通过高度调节支架调节测试装置的高度和水平度；

20、第三步：激光位移传感器的采样频率f＝n/b/v，动态采集仪器的采样频率设置为f；

21、其中，b为板架结构的宽度；n为需要等间距连续采集位移点的个数；v为激光位移传感器的移动速度；

22、第四步：通过电机信号同步控制箱控制运动，其中水平移动滑块的速度为v，垂向运动为水平移动滑块移动一周后运动一次，在垂向移动过程中，水平移动滑块移动在左端初始位置，当垂向移动块到达测试位置时，水平移动滑块再次开始测试；

23、垂向移动块每次需要移动的距离为l/m，l为板架结构的垂向长度，m为需要等间距连续采集点的个数；

24、第五步：所有需要的变形数据测试完成后，可保存采集的变形数据，并关闭仪器等；通过开展试验前后变形的测试，可以获得试验初始状态结构变形和试验完成后由于外载荷作用后产生的残余塑性变形，为后续试验结果的仿真复现、板架结构强度校核和评估等提供支撑。

25、本发明的有益效果如下：

26、本发明结构紧凑、合理，操作方便，垂向运动为水平移动滑块移动一周后运动一次，在垂向移动过程中，水平移动滑块移动在左端初始位置，当垂向移动块到达测试位置时，水平移动滑块再次开始测试，保证可对板架整体结构进行连续测量，该装置存在操作简单、携带方便、测试范围广、造价低等特点。

技术特征：

1.一种板架结构初始及残余变形连续测量装置，用于测量板架结构(4)，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种板架结构初始及残余变形连续测量装置，其特征在于：所述垂向运动控制系统(1)设置在高度调节支架(5)上，用于调节垂向运动控制系统(1)的高度。

3.如权利要求1所述的一种板架结构初始及残余变形连续测量装置，其特征在于：所述垂向运动控制系统(1)包括两个垂向连杆(103)和两个连杆，两个垂向连杆(103)的两端分别与连杆固定组成回型结构，一个连杆设置有垂向运动驱动电机(101)和主传动轴(102)，垂向连杆(103)中设置有垂向传动轴(104)，垂向连杆(103)设置有能够滑动的垂向移动块(105)，垂向运动驱动电机(101)驱动主传动轴(102)，主传动轴(102)通过垂向传动轴(104)带动垂向移动块(105)移动。

4.如权利要求3所述的一种板架结构初始及残余变形连续测量装置，其特征在于：所述水平运动控制系统(2)固定在两个垂向移动块(105)之间。

5.如权利要求4所述的一种板架结构初始及残余变形连续测量装置，其特征在于：所述水平运动控制系统(2)。

6.如权利要求5所述的一种板架结构初始及残余变形连续测量装置，其特征在于：所述水平运动控制系统(2)包括水平运动驱动电机(201)、水平连杆(202)、水平移动滑块(204)和水平传动轴(203)；水平连杆(202)固定在两个垂向移动块(105)之间，水平连杆(202)中设置有水平传动轴(203)，水平传动轴(203)上设置有螺纹，水平连杆(202)上滑动设置有水平移动滑块(204)，水平移动滑块(204)顶部设置有水平运动驱动电机(201)，通过水平运动驱动电机(201)驱动水平传动轴(203)，通过水平传动轴(203)带动水平移动滑块(204)移动。

7.如权利要求1所述的一种板架结构初始及残余变形连续测量装置，其特征在于：所述板架结构(4)包括纵骨(401)、横梁(402)和外板(403)。

8.一种板架结构初始及残余变形连续测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结本发明涉及一种板架结构初始及残余变形连续测量装置，包括垂向运动控制系统、水平运动控制系统和激光位移传感器；水平运动控制系统设置在垂向运动控制系统上；激光位移传感器设置在水平运动控制系统上；其中，垂向运动控制系统和水平运动控制系统配合用于完成板架结构整体遍历，结合激光位移传感器进行板架结构的整体变形测试；激光位移传感器的采样频率f＝N/B/V；B为板架结构的宽度；N为需要等间距连续采集位移点的个数；V为激光位移传感器的移动速度，所述垂向运动控制系统设置在高度调节支架上，用于调节垂向运动控制系统的高度。本发明可对板架整体结构进行连续测量，该装置存在操作简单、携带方便、测试范围广、造价低等特点。技术研发人员：赵南,蒋彩霞,李飞,王艺陶,董海波,李政杰,顾学康受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心技术研发日：技术公布日：2024/7/25