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原文传递缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律的测定方法、应用、装置及夹具

专利名称：	缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律的测定方法、应用、装置及夹具
摘要：	一种缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律的测定方法、应用、装置及夹具。具体内容涉及到四部分，部分一为腐蚀疲劳损伤律获取方法，是指通过处理服役工况环境谱以及载荷谱，来进行腐蚀疲劳试验，使用电阻法来衡量腐蚀疲劳试验总损伤和应力腐蚀损伤，两类损伤差值为腐蚀疲劳损伤，并使用公式拟合其规律；部分二是指腐蚀疲劳损伤律的应用，是指在得到试验规律后，使用高精度电阻测量仪测试当前电阻即可得到剩余寿命；部分三是指测定该损伤律的装置，包括双层腐蚀腔、盐雾箱、高精度电阻测试仪、恒温箱及疲劳试验机；部分四是指一种绝缘夹具，防止设备对电阻测试的干扰。上述四块的组合使用能够给出合理的复杂环境下缆索钢丝的剩余寿命，且便于工程实践。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	东南大学
发明人：	郭彤;余夏明;邹翼
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-22T00:00:00+0800
发布日期：	2019-07-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201910327180.7
公开号：	CN110044740A
代理机构：	南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人：	柏尚春
分类号：	G01N3/32(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	211100 江苏省南京市江宁区东南大学路2号
主权项：	1.一种缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律的测定方法，其特征在于，步骤1获取相关参数提取服役工况下的一段工作时间T内的含有温度、湿度及腐蚀性离子浓度参数的实桥缆索钢丝环境谱、缆索静应力值和应力时程谱；使用雨流计数法处理应力时程谱，得到n组应力幅及其对应循环次数Ni，并计算其等效应力幅σeq和等效载荷频率feq；将从环境谱中提取的温度最大值、湿度最大值及酸性离子最大浓度作为最严重腐蚀环境SCE的变量组合，并使用电阻法测定SCE作用下的腐蚀速率vSCE；使用腐蚀当量法将服役工况下的腐蚀作用转化为腐蚀疲劳试验下所需要的加速腐蚀作用，得到最严重环境腐蚀速率vSCE对应的腐蚀疲劳试验的加速腐蚀速率vacc，CFT；步骤2获取与实桥缆索钢丝具有相同技术参数的钢丝在静态应力σ0状态下的应力腐蚀SC损伤演化规律，其方法为：将与实桥缆索钢丝具有同等技术参数的钢丝加载至疲劳试验机上，并将钢丝试验段的两端连接至高精度电阻测量仪，以缆索静应力值作为指定静态应力σ0，张拉至指定静态应力σ0，调节温度、湿度、腐蚀性离子浓度并通过电阻法测试当前腐蚀速率，选取等于加速腐蚀速率vacc，CFT的当前腐蚀速率所对应的温度、湿度及腐蚀性离子浓度的腐蚀环境作为应力腐蚀的测试环境进行应力腐蚀测试，测得不同时间tSC下的试验段钢丝电阻值RSC，得到应力腐蚀所对应的电阻值变化率(ΔR/R0)SC，进而得到应力腐蚀损伤DSC，其中，p，q分别为拟合系数，tSC为测试时间。步骤3获取腐蚀疲劳试验下的电阻变化规律将与实桥缆索钢丝具有相同技术参数的钢丝加载至疲劳试验机上，将钢丝试验段的两端连接至高精度电阻测量仪，采用步骤2所述的加速腐蚀速率vacc，CFT所对应的温度、湿度及腐蚀性离子浓度的腐蚀环境，预设腐蚀疲劳试验加载频率fCFT，并使用正弦波的载荷形式对钢丝进行疲劳加载，并且，将缆索静应力σ0作为正弦波的载荷的平均应力、等效幅σeq作为试验的应力幅、将加载频率fCFT作为正弦波频率，开始疲劳加载直至钢丝断裂，测得不同循环次数NCFT下的电阻值R，以及钢丝断裂时的循环次数Nf，CFT，得到不同循环次数NCFT下的电阻值变化率(ΔR/R0)CFT。步骤4获取缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律消除不同循环次数NCFT下的电阻值变化率(ΔR/R0)CFT中的应力腐蚀所对应的电阻值变化率(ΔR/R0)SC，得到缆索钢丝腐蚀疲劳的电阻值变化率(ΔR/R0)CF，进而得到缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律，即：其中，NCFT为当前循环次数，Nf，CFT为钢丝断裂时的循环次数，β为拟合系数系数，。 2.根据权利要求1所述的缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律的测定方法，其特征在于，所述的电阻法为：将与实桥缆索钢丝具有同等技术参数的钢丝加载至疲劳试验机上，并将钢丝试验段的两端连接至高精度电阻测量仪，调节温度、湿度及腐蚀性离子浓度，测得时间t下的不同温度、湿度及腐蚀性离子浓度对应的钢丝试验段电阻值Rc，并计算腐蚀速率：其中，φ0为钢丝初始直径，ρ为密度，L0为钢丝腐蚀区域的长度，Rc为腐蚀后的电阻值。 3.一种缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律的测定方法在实桥缆索钢丝剩余使用寿命估算中的应用，其特征在于，实桥缆索钢丝剩余使用寿命为Nf，CFT-NCFT，Nf，CFT是由权利要求1得到的实桥缆索钢丝的断裂时的循环次数，NCFT为当前循环次数，并通过使用高精度电阻测量仪测量得到实桥缆索钢丝的当前电阻，并计算出当前电阻的变化值ΔR，进而确定当前循环次数NCFT。 4.一种缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律的测定装置，其特征在于，包括双层腐蚀腔(1)、盐雾箱(2)、高精度电阻测试仪(4)、恒温箱(5)及疲劳试验机，双层腐蚀腔(1)由内腔室和包裹在内腔室外部的环形外腔室组成，在内腔室的上下两端分别设有用于插入待测钢丝的过孔，在内腔室的上部设有内腔室盐雾进口(1-1)和溢水口(1-2)，在内腔室的下部设有兼为排空内腔室内流体之用的内腔室腐蚀液进口(1-6)，在内腔室内设有插入式温湿度传感器(2-3)，在环形外腔室的上部设有外腔室溢流口(1-3)，在环形外腔室的下部设有外腔室进水口(1-4)；盐雾箱(2)包括盐雾箱体，在盐雾箱体设有雾化室(2-1)，在雾化室(2-1)内设有盐雾箱喷嘴(2-2)，所述雾化室(2-1)通过内腔室盐雾进口(1-1)与内腔室连通并为待测钢丝提供盐雾环境；所述恒温箱(5)包括内储腐蚀液的腐蚀槽(5-1)、气泵(5-3)和水泵(5-4)，所述气泵(5-3)用于腐蚀液的增氧，所述水泵(5-4)用于将腐蚀液经内腔室腐蚀液进口(1-6)泵入内腔室并为待测钢丝提供腐蚀环境，或者，用于将腐蚀液经外腔室进水口(1-4)泵入环形外腔室并为试验钢丝提供或保证测试所需的温度环境；所述高精度电阻测试仪(4)用于测量试验钢丝的电阻；所述疲劳试验机包括用于夹持试验钢丝夹具并给试验钢丝施加荷载。 5.根据权利要求4所述的测定装置，其特征在于，从溢水口(1-2)溢出的腐蚀液以及从溢流口(1-3)流出的腐蚀液分别通过回流管流入腐蚀槽(5-1)内。 6.根据权利要求5所述的测定装置，其特征在于，在回流管上设有过滤器(5-2)。 7.根据权利要求4、5或6所述的测定装置，其特征在于，所述夹具包括设在夹具体内的钳口(6-1)和C型钢卡壳(6-2)，在C型钢卡壳(6-2)的C形内壁设有C形玻璃钢垫块(6-4)，在C形玻璃钢垫块(6-4)的C形内室上设有咬合垫片(6-3)，并且，所述C形玻璃钢垫块(6-4)用于阻断咬合垫片(6-3)与C型钢卡壳(6-2)之间的电连接，在所述钳口(6-1)的上方设有夹紧活塞杆(6-5)，在夹紧活塞杆(6-5)的作用下，钳口(6-1)向内收缩，并使C型钢卡壳(6-2)、C形玻璃钢垫块(6-4)及咬合垫片(6-3)向试验钢丝(3)收拢，最终紧紧夹住试验钢丝(3)。 8.一种用于权利要求1所述缆索钢丝腐蚀疲劳损伤律的测定方法或权利要求4所述测定装置的夹具，其特征在于，包括设在夹具体内的2～3片钳口(6-1)和C型钢卡壳(6-2)，在C型钢卡壳(6-2)的C形内壁设有C形玻璃钢垫块(6-4)，在C形玻璃钢垫块(6-4)的C形内室上设有咬合垫片(6-3)，并且，所述C形玻璃钢垫块(6-4)用于阻断咬合垫片(6-3)与C型钢卡壳(6-2)之间的电连接，在所述钳口(6-1)的上方设有夹紧活塞杆(6-5)，在夹紧活塞杆(6-5)的作用下，钳(6-1)向内收缩，并使C型钢卡壳(6-2)、C形玻璃钢垫块(6-4)及咬合垫片(6-3)向试验钢丝(3)收拢，最终紧紧夹住试验钢丝(3)。
所属类别：	发明专利