專利名稱：船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及分段型船模波浪載荷測試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于對測量梁上各測量剖面的應(yīng)變與船模各測量剖面遭受的波浪載荷之間的關(guān)系進行標(biāo)定的裝置及方法，尤其涉及對測量梁各測量剖面的應(yīng)變與船模各測量剖面實際遭受的彎矩之間的關(guān)系進行標(biāo)定的裝置及方法。
背景技術(shù)：
波浪載荷測試系統(tǒng)主要用于測量波浪剪力、彎矩、扭矩和砰擊壓力，涉及船模自身結(jié)構(gòu)設(shè)計和測試系統(tǒng)設(shè)計兩方面，現(xiàn)階段用于試驗的船模結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括連續(xù)型船模、分段型船模和整體彈性船模這三種，而其中，分段型船模的設(shè)計更能適合波浪載荷的試驗?zāi)康?。在利用分段型模型進行波浪載荷試驗的方法中，可利用阻力或耐波性試驗?zāi)Ｐ?，在欲測量波浪彎矩的橫剖面處斷開，并以一定彎曲剛度的金屬測量梁來牢固連接船?？v向分割的各個分段，通過與船模分段切口對應(yīng)的金屬梁上粘貼的應(yīng)變片和外部應(yīng)變儀，將船模本身在波浪中遭受的彎矩以應(yīng)變的形式反映出來，再通過一系列計算式計算出波浪彎矩和扭矩。上述測試方法是基于金屬梁上測到的應(yīng)變與船模各測量剖面實際遭受的波浪載荷之間存在著某種對應(yīng)關(guān)系，因此在測試之前，即將測量梁安裝到船模上進行試驗之前，需要確定每個測量剖面的應(yīng)變與船模各測量剖面實際遭受的波浪載荷的對應(yīng)關(guān)系系數(shù)，而目前用于確定所述對應(yīng)關(guān)系系數(shù)的裝置和方法還存在很大的研究空間。

發(fā)明內(nèi)容
本申請人針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點進行改進，提供一種船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定裝置及方法，其可對測量梁各測量剖面的應(yīng)變與船模各測量剖面實際遭受的波浪載荷中的彎矩之間的關(guān)系系數(shù)進行標(biāo)定。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明之船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定裝置，包括測量梁，測量梁的測量剖面處的梁表面上設(shè)有應(yīng)變片，測量梁一端固定在支架上，另一端通過鋼絲繩懸掛有托盤，托盤上可放置砝碼。其進一步技術(shù)方案為
所述測量梁為圓形金屬管。所述測量梁為“工”字金屬梁或方形金屬梁。所述應(yīng)變片沿測量梁測量剖面處的梁表面以90°均布，且位于測量梁測量剖面直徑上的兩片應(yīng)變片為半橋連接。所述應(yīng)變片設(shè)置在測量梁測量剖面處的梁表面的上、下兩個位置，且所述兩片應(yīng)變片半橋連接。本發(fā)明之船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定方法，包含以下步驟
第一步，將粘貼有應(yīng)變片的測量梁一端固定在支架上，使應(yīng)變片中的一片朝上，測量梁另一端通過鋼絲繩懸掛托盤，令i表示測量剖面，測量出鋼絲繩的懸掛端與測量梁每一測量剖面之間的距離Li ；
第二步，在托盤上分級加載砝碼后，再分級卸載砝碼，應(yīng)用外部動態(tài)應(yīng)變儀和計算機控制系統(tǒng)采集測量梁各測量剖面的應(yīng)變輸出Uitl, Uil,……，Uim，m為加載和卸載的總級數(shù)；第三步，重復(fù)第二步，即在托盤上重復(fù)分級加載、卸載砝碼并采集應(yīng)變輸出數(shù)據(jù)，操作η次，則測量梁的每一個測量剖面均得到相應(yīng)η大組的應(yīng)變輸出數(shù)據(jù)；
第四步，對第二步和第三步中采集的數(shù)據(jù)進行分析，首先對測量梁的每一個測量剖面的η大組的砝碼作用力及應(yīng)變輸出數(shù)據(jù)分別采用最小二乘法進行擬合，則每一個測量剖面可以得到η個擬合系數(shù)Fvli, Fv2i,……，F(xiàn)vni，則分段型船模的每一個分段測量剖面的垂向
彎矩 Mvi 的標(biāo)定系數(shù) Cvi= (Fv1JFv2i+......+Fvni) *Ι^/η ；
第五步，將第一步中的測量梁的橫剖面旋轉(zhuǎn)90°后，將測量梁的一端固定在支架上，第 一步中的所述距離Li保持不變；
第六步，重復(fù)第二步、第三步，在第四步中得出測量梁的每一個測量剖面的η個擬合系數(shù)Fhli, Fh2i,……，F(xiàn)hni，由此得出分段型船模的每一個分段測量剖面的水平彎矩Mhi的標(biāo)定系數(shù) Chi= (Fhn+Fh2i+......+Fhni) *Ι^/η,。其進一步技術(shù)方案為
所述第五步至第六步中，所述測量梁采用圓形金屬管。從所述第二步至第三步，總共操作的次數(shù)η至少為三次。本發(fā)明的技術(shù)效果
本發(fā)明可以實現(xiàn)對測量梁各測量剖面的應(yīng)變與船模各測量剖面實際遭受的波浪載荷中的彎矩之間的關(guān)系系數(shù)進行標(biāo)定，且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。


圖1為分段型船模與測量梁的裝配示意圖。圖2為本發(fā)明之船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圓形金屬管測量梁的測量剖面及應(yīng)變片的布置示意圖。圖4為“工”字金屬測量梁的測量剖面及應(yīng)變片的布置示意圖。圖5為方形金屬測量梁的測量剖面及應(yīng)變片的布置示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，說明本發(fā)明的具體實施方式
。在對測量梁I各測量剖面7的應(yīng)變一彎矩系數(shù)進行標(biāo)定前，先要根據(jù)分段型船模8的分段測量剖面位置精確定位出測量梁I的各個測量剖面7的位置，即測量梁I的測量剖面7與分段型船模8的分段測量剖面相對應(yīng)，見圖1，圖1為分段型船模8與測量梁I的裝配示意圖，圖中船模8分成4段，通過測量梁I下方的剛性固定基座9將船模8的各分段連接起來，且測量梁I的各測量剖面7與分段型船模8的各分段測量剖面位置一一對應(yīng)。見圖2，本發(fā)明之船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定裝置，包括測量梁1，測量梁I的測量剖面7處的梁表面上設(shè)有應(yīng)變片2，測量梁I 一端通過卡扣固定在支架3上，另一端通過鋼絲繩4懸掛托盤5，托盤5上可放置砝碼6。
當(dāng)要對測量梁I的垂向彎矩Mv和水平彎矩Mh同時進行標(biāo)定時，測量梁I宜采用圓形金屬管，且測量梁I的測量剖面7處的梁表面上設(shè)有四片應(yīng)變片2，見圖3，應(yīng)變片2沿測量梁I測量剖面7處的梁表面以90°均布，且位于測量梁I測量剖面7直徑上的兩片應(yīng)變片2為半橋連接。當(dāng)要對測量梁I的水平彎矩Mh進行標(biāo)定時，則只需將進行垂向彎矩Mv標(biāo)定時裝配的測量梁I旋轉(zhuǎn)90°裝配即可。當(dāng)只需要對測量梁I的垂向彎矩Mv進行標(biāo)定時，則測量梁I還可以采用“工”字金屬梁或方形金屬梁，測量梁I的測量剖面7處的梁表面上設(shè)有兩片應(yīng)變片2，而且可以采用單梁形式，也可以采用雙梁形式進行標(biāo)定。當(dāng)采用單梁形式進行標(biāo)定時，見圖4、圖5，應(yīng)變片2設(shè)置在測量梁I測量剖面7處的梁表面的上、下兩個位置，且所述兩片應(yīng)變片2為半橋連接；當(dāng)采用雙梁形式進行標(biāo)定時，測量梁I的數(shù)量為兩根，兩根測量梁I并排安裝，見圖4、圖5，所述應(yīng)變片2設(shè)置在測量梁I測量剖面7處的梁表面的上、下兩個位置，兩根測量梁I對應(yīng)測量剖面位置上的四片應(yīng)變片2為全橋連接。本發(fā)明之船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定方法包含以下步驟
第一步，將粘貼有應(yīng)變片2的測量梁I 一端固定在支架3上，使應(yīng)變片2中的一片朝上，測量梁I另一端通過鋼絲繩4懸掛托盤5，令i表示測量剖面7，測量出鋼絲繩4的懸掛端與測量梁I每一測量剖面7之間的距離Li ；
第二步，在托盤5上分級加載砝碼6后，再分級卸載砝碼6，應(yīng)用外部動態(tài)應(yīng)變儀和計算機控制系統(tǒng)采集測量梁I各測量剖面7的應(yīng)變輸出Ui0, Uil,……，Uim，m為加載和卸載的總級數(shù)；
第三步，重復(fù)第二步，即在托盤5上重復(fù)分級加載、卸載砝碼6并采集應(yīng)變輸出數(shù)據(jù)，操作η次，則測量梁I的每一個測量剖面7均得到相應(yīng)η大組的應(yīng)變輸出數(shù)據(jù)；
第四步，對第二步和第三步中采集的數(shù)據(jù)進行分析，首先對測量梁I的每一個測量剖面7的η大組的砝碼作用力及應(yīng)變輸出數(shù)據(jù)分別采用最小二乘法進行擬合，則每一個測量剖面7可以得到η個擬合系數(shù)Fvli，F(xiàn)v2i,……，F(xiàn)vni，F(xiàn)vni為砝碼作用力與應(yīng)變輸出的擬合系數(shù)，則分段型船模8的每一個分段測量剖面的垂向彎矩Mvi的標(biāo)定系數(shù)CVi=(FVli+FV2i+……+Fvni) * L1Zn ；
第五步，將第一步中的測量梁I的橫剖面旋轉(zhuǎn)90°后，將測量梁I的一端固定在支架3上，第一步中的所述距離Li保持不變；
第六步，重復(fù)第二步、第三步，在第四步中得出測量梁I的每一個測量剖面7的η個擬合系數(shù)Fhli, Fh2i,……，F(xiàn)hni，由此得出分段型船模8的每一個分段測量剖面的水平彎矩Mhi 的標(biāo)定系數(shù) Chi= (Fhn+Fh2i+......+Fhni)* LiAu具體地，從所述第二步至第三步，總共操作的次數(shù)η至少為三次，即加載、卸載的總操作次數(shù)至少三次；在所述第五步至第六步中，所述測量梁I采用圓形金屬管，即需要對測量梁I的垂向彎矩Mv和水平彎矩Mh同時進行標(biāo)定時，測量梁I宜采用圓形金屬管。當(dāng)對測量梁I的垂向彎矩Mv采用雙梁形式進行標(biāo)定時，在所述第一步中，兩根測量梁I并排安裝，兩根測量梁I的另一端中間位置懸掛一根帶有托盤5的鋼絲繩4，且兩根測量梁I對應(yīng)測量剖面位置上的四片應(yīng)變片2為全橋連接，在所述第二步至第三步中，托盤5上分級加載、卸載的砝碼6應(yīng)是單梁形式時的兩倍，應(yīng)變輸出采集以及采集數(shù)據(jù)的處理與所述第四步的操作方法相同。
本發(fā)明可以實現(xiàn)對測量梁I各測量剖面7的應(yīng)變與船模8各測量剖面實際遭受的波浪載荷中的彎矩之間的關(guān)系系數(shù)進行標(biāo)定，且結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。以上描述是對本發(fā)明的解釋，不是對發(fā)明的限定，本發(fā)明所限定的范圍參見權(quán)利要求，在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)，可以作任何形式的修改。
權(quán)利要求
1.船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定裝置，包括測量梁(1)，測量梁(I)的測量剖面(7)處的梁表面上設(shè)有應(yīng)變片(2)，其特征在于測量梁(I) 一端固定在支架(3)上，另一端通過鋼絲繩(4)懸掛有托盤(5)，托盤(5)上可放置砝碼(6)。
2.按權(quán)利要求1所述的船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定裝置，其特征在于所述測量梁(I)為圓形金屬管。
3.按權(quán)利要求1所述的船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定裝置，其特征在于所述測量梁(I)為“工”字金屬梁或方形金屬梁。
4.按權(quán)利要求2所述的船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定裝置，其特征在于所述應(yīng)變片(2)沿測量梁(I)測量剖面(7)處的梁表面以90°均布，且位于測量梁(I)測量剖面(7 )直徑上的兩片應(yīng)變片(2 )為半橋連接。
5.按權(quán)利要求3所述的船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定裝置，特征在于所述應(yīng)變片(2)設(shè)置在測量梁(I)測量剖面(7)處的梁表面的上、下兩個位置，且所述兩片應(yīng)變片(2)為半橋連接。
6.船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定方法，其特征在于，包含以下步驟第一步，將粘貼有應(yīng)變片(2)的測量梁(I) 一端固定在支架(3)上，使應(yīng)變片(2)中的一片朝上，測量梁(I)另一端通過鋼絲繩(4)懸掛托盤(5)，令i表示測量剖面(7)，測量出鋼絲繩(4)的懸掛端與測量梁(I)每一測量剖面(7)之間的距離Li ；第二步，在托盤(5)上分級加載砝碼(6)后，再分級卸載砝碼(6)，應(yīng)用外部動態(tài)應(yīng)變儀和計算機控制系統(tǒng)采集測量梁(I)各測量剖面(7)的應(yīng)變輸出Uitl, Uil,……，Uiffl, m為加載和卸載的總級數(shù)；第三步，重復(fù)第二步，即在托盤(5)上重復(fù)分級加載、卸載砝碼(6)并采集應(yīng)變輸出數(shù)據(jù)，重復(fù)操作η次，則測量梁(I)的每一個測量剖面(7)均得到相應(yīng)η大組的應(yīng)變輸出數(shù)據(jù)；第四步，對第二步和第三步中采集的數(shù)據(jù)進行分析，首先對測量梁(I)的每一個測量剖面(7)的η大組的砝碼作用力及應(yīng)變輸出數(shù)據(jù)分別采用最小二乘法進行擬合，則每一個測量剖面(7)可以得到η個擬合系數(shù)Fvli,Fv2i,……，F(xiàn)vni，則分段型船模(8)的每一個分段測量剖面的垂向彎矩Mvi的標(biāo)定系數(shù)Cvi= (Fvu+Fv2i+......+Fvni) *Ι^/η;第五步，將第一步中的測量梁(I)的橫剖面旋轉(zhuǎn)90°后，將測量梁(I)的一端固定在支架(3)上，第一步中的所述距離Li保持不變；第六步，重復(fù)第二步、第三步，在第四步中得出測量梁(I)的每一個測量剖面(7)的η個擬合系數(shù)Fhli,Fh2i,……，F(xiàn)hni，由此得出分段型船模(8)的每一個分段測量剖面的水平彎矩 Mhi 的標(biāo)定系數(shù) Chi= (Fhn+Fh2i+……+Fhni) ^LiZn0
7.按權(quán)利要求6所述的船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定方法，特征在于所述第五步至第六步中，所述測量梁(I)采用圓形金屬管。
8.按權(quán)利要求6所述的船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定方法，特征在于從所述第二步至第三步，總共操作的次數(shù)η至少為三次。
全文摘要
船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定裝置及方法屬于船模波浪載荷測試技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明之船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定裝置包括測量梁，測量梁的測量剖面處的梁表面上設(shè)有應(yīng)變片，測量梁一端固定在支架上，另一端通過鋼絲繩懸掛托盤，托盤上可放置砝碼；本發(fā)明之船模波浪載荷試驗用測量梁的彎矩標(biāo)定方法通過分級加載再分級卸載砝碼的方式，采集各測量剖面的應(yīng)變，再計算出砝碼作用力與應(yīng)變的擬合系數(shù)，并最終由擬合系數(shù)、測量剖面與懸掛端的間距，計算出測量梁各測量剖面的應(yīng)變與船模各測量剖面實際遭受的波浪載荷中彎矩的關(guān)系系數(shù)。本發(fā)明可對測量梁各測量剖面的應(yīng)變與船模各測量剖面實際遭受的波浪載荷中的彎矩之間的關(guān)系系數(shù)進行標(biāo)定。
文檔編號G01M10/00GK103018006SQ20121056470
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月24日
發(fā)明者汪雪良, 顧學(xué)康, 胡嘉駿, 徐春, 耿彥超 申請人:中國船舶重工集團公司第七○二研究所