[发明专利]一种模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测装置，尤其涉及一种模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置。

背景技术

浪花飞溅区（简称浪溅区）是指在海洋环境中，海水的飞沫能够喷洒到工程结构表面，但在海水涨潮时又不能被海水所浸没的部位。该区域的工程结构长期受到波浪载荷的冲击作用，使得结构物表面由于弹性变形和振动产生微裂纹，这些微裂纹经过长时间的积累会严重影响结构的承载能力， 使得结构的安全可靠性减弱，最终将导致结构功能的散失，甚至结构破坏。

波浪冲击作用机理十分复杂，自20世纪60年代开始，国内外学者就开展了波浪对海洋结构物冲击作用的研究。Wang假定结构为刚性且表面光滑，给出了计算波浪冲击力的方法；Kaplan等采用与处理小尺度水平圆柱相近的方法，给出了作用在水平板上的冲击力公式；过达等分别给出了不同试验条件下冲击力的经验公式。周益人等利用求解含有自由表面的、二维不可压缩粘性流体非定常运动的流体体积法（VOF）建立了求解波浪冲击压力的数学模型。上述研究均假设波浪正向作用在海洋结构物上，并且主要针对波浪冲击力进行研究，关于波浪冲击过程中结构物产生的动态应变研究目前鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是为了研究波浪冲击过程中结构物产生的动态应变，设计了一种模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

模拟浪溅区波浪冲击动态应变检测装置由波浪冲击系统、工控机、数据采集系统等部分构成。

所述的冲击系统主要包括冲击平台系统及冲击速度控制系统，冲击系统平台通过光栅传感器读取平台的位置模拟量信号，转换成电压数字信号后，传送到MAC-3002SSP4运动控制卡上；工控机从控制卡上读取平台的位置信息，从而控制X、Y及旋转方向的空间运动，实现对冲击位置及角度的控制。

所述的冲击速度控制系统通过伺服电机控制调速阀，改变冲击管道的流量，并通过流量计监测流速，达到控制冲击速度的目的。

所述的工控机是系统的上位机，主要完成人机交互界面的管理、控制系统实时监控信息的显示等工作。

所述的系统的下位机是步进机电有限公司的MPC03运动控制卡，下位机MPC03卡则负责完成运动控制的所有细节，如实时轨迹规划、位置闭环伺服控制、主机命令处理和控制I/O管理等；上位机与MPC03运动控制卡之间的通信通过PCI总线实现。

所述的系统的电机采用松下伺服电机MSMD022S1，其驱动器采用MINAS-A4系列。

所述的系统的动态应变检测装置上位机交互界面的主要功能有：读取冲击系统的位置信息反馈，控制喷头位置；根据检测系统与库文件的对比，确定装置是否正常工作。

本发明的有益效果是：

本提出了一种模拟浪溅区波浪冲击动态力学性能检测的新方法，并针对该方法设计了一种实现波浪冲击动态应变检测的自动化装置。以690MPa高强钢试件为对象，使用该装置检测其在不同浪速、不同作用时间和不同冲击方向的波浪冲击作用下的动态应变，实验结果符合理论分析，证明该装置的可行性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是动态应变检测装置硬件系统示意图。

其中，1-工控机；2-STSS 应力检测模块；3-试样；4-应变片；5-红外线发射器；6-光电传感器；7-数据采集卡；8-光栅；9-Z 轴；10-喷枪；11-夹具；12-旋转电机；13-X 轴工作台；14-步进电机；15-驱动器；16-运动控制卡；17-流量计；18-分流阀；19-调速阀；20-液压泵；21-液压驱动；22-伺服电机。

具体实施方式