CN103968793A - 金属构件初始局部几何缺陷的简易测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金属构件初始局部几何缺陷的简易测量方法，利用电阻式位移计配合普通钢尺，对金属构件多个测量截面的初始局部几何缺陷进行测量。本发明操作较为方便，并且具有准确性、有效性和可靠性高的优点。

Description

金属构件初始局部几何缺陷的简易测量方法

技术领域

本发明涉及金属构件测量方法领域，具体是一种金属构件初始局部几何缺陷的简易测量方法。

背景技术

金属结构构件由于生产、锻造和加工过程中生产工艺和加工工艺的制约，不可避免的存在这样或那样的初始缺陷，而构件的初始局部几何缺陷就是其中一类重要的缺陷形式，尤其是对于宽厚比较大的薄壁构件，初始局部几何缺陷往往对其力学性能和破坏模式有着至关重要的影响。因此，在结构工程领域，尤其是金属结构构件的设计计算中，无论是传统的碳素钢材料结构构件，还是以高强钢和不锈钢为代表的高性能钢材结构构件，乃至以铝合金为代表的新型金属材料结构构件，初始局部几何缺陷都是土木工程师和结构设计师必须要解决的一个问题。而对于科研工作者来说，对金属结构构件的有限元数值模拟同样必须考虑构件的初始局部几何缺陷。如今，采用现代实验技术方法，如激光扫描技术或三维整体成像技术可以精确的测量构件的初始局部几何缺陷，然而这些先进的测量方法需要采用复杂且昂贵的专业测量仪器，而普通实验室通常不具备这类测量仪器，因此如何用简易的方法方便准确的测量构件的初始局部几何缺陷就成了科学研究和工程实践中急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属构件初始局部几何缺陷的简易测量方法，以解决现有技术中金属构件初始局部几何缺陷测量不便的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

金属构件初始局部几何缺陷的简易测量方法包括以下步骤：

（1）将构件固定于水平铁质平台上，在构件一侧与测量截面平行的位置水平固定一把钢尺，然后将电阻式位移计的磁力支座紧贴着钢尺靠近构件的一侧固定在一起，并使得电阻式位移计的前端探头悬于构件远离钢尺端的外边缘上方，但并不接触构件测量表面，记录电阻式位移计的磁力支座对准钢尺的初始位置；

（2）将电阻式位移计连接数据采集仪，并将初始数据清零，调整电阻式位移计的前后左右位置，使得电阻式位移计垂直于构件测量表面，电阻式位移计的前端探头对准构件测量截面远离钢尺端的外边缘，并使得电阻式位移计的前端探头与构件测量表面接触，且逐步向下压入，通过数据采集仪的实时读数确保电阻式位移计的前端探头压入的长度刚好是其最大量程的一半，使得测量过程中位移计的前端探头既可以伸长也可以缩短，且伸长和缩短的距离都是其最大量程的一半，从而确保了对较大初始局部几何缺陷的有效测量，也提高了测量的精度；

（3）将电阻式位移计固定在磁力支座上，再次将数据采集仪的数据清零，然后将电阻式位移计的磁力支座松开，沿着固定的钢尺朝着远离构件的方向移动一段距离，再次将电阻式位移计的磁力支座固定，通过数据采集仪记录新的数据，如此往复，每次电阻式位移计的磁力支座移动相同的距离后读取一次数据，直到电阻式位移计的前端探头移动到构件测量截面靠近钢尺端的另一侧外边缘；

（4）将电阻式位移计的磁力支座重新放回之前对准钢尺的初始位置，松开构件，并将构件翻转，按上述步骤重新测量构件另一侧表面的初始局部几何缺陷，直到构件的所有表面测量完毕，得到测量截面的全部初始局部几何缺陷；

（5）采用上述步骤得到构件各个不同测量截面的初始局部几何缺陷，采集完构件所有测量截面各个测量点的数据后，绘制构件各个测量截面的初始局部几何缺陷轮廓线，得到各个测量截面的最大初始局部几何缺陷。

本发明提供了一种简易的金属构件初始局部几何缺陷的测量方法，操作较为方便，并且具有准确性、有效性和可靠性高的优点。

附图说明

图1为本发明测量原理图。

具体实施方式

参见图1所示，金属构件初始局部几何缺陷的简易测量方法包括以下步骤：

（1）将构件固定于水平铁质平台上，在构件一侧与测量截面平行的位置水平固定一把钢尺，然后将电阻式位移计的磁力支座紧贴着钢尺靠近构件的一侧固定在一起，并使得电阻式位移计的前端探头悬于构件远离钢尺端的外边缘上方，但并不接触构件测量表面，记录电阻式位移计的磁力支座对准钢尺的初始位置；

（2）将电阻式位移计连接数据采集仪，并将初始数据清零，调整电阻式位移计的前后左右位置，使得电阻式位移计垂直于构件测量表面，电阻式位移计的前端探头对准构件测量截面远离钢尺端的外边缘，并使得电阻式位移计的前端探头与构件测量表面接触，且逐步向下压入，通过数据采集仪的实时读数确保电阻式位移计的前端探头压入的长度刚好是其最大量程的一半，使得测量过程中位移计的前端探头既可以伸长也可以缩短，且伸长和缩短的距离都是其最大量程的一半，从而确保了对较大初始局部几何缺陷的有效测量，也提高了测量的精度；

（3）将电阻式位移计固定在磁力支座上，再次将数据采集仪的数据清零，然后将电阻式位移计的磁力支座松开，沿着固定的钢尺朝着远离构件的方向移动一段距离，再次将电阻式位移计的磁力支座固定，通过数据采集仪记录新的数据，如此往复，每次电阻式位移计的磁力支座移动相同的距离后读取一次数据，直到电阻式位移计的前端探头移动到构件测量截面靠近钢尺端的另一侧外边缘；

（4）将电阻式位移计的磁力支座重新放回之前对准钢尺的初始位置，松开构件，并将构件翻转，按上述步骤重新测量构件另一侧表面的初始局部几何缺陷，直到构件的所有表面测量完毕，得到测量截面的全部初始局部几何缺陷；

（5）采用上述步骤得到构件各个不同测量截面的初始局部几何缺陷，采集完构件所有测量截面各个测量点的数据后，绘制构件各个测量截面的初始局部几何缺陷轮廓线，得到各个测量截面的最大初始局部几何缺陷。

本发明中，为了使得测量的范围尽可能涵盖整个构件，通常选取构件的中间截面和靠近构件两端的截面作为初始局部几何缺陷的测量截面。

本发明中，钢尺的量程必须大于构件的截面尺寸，确保电阻式位移计可以测量构件截面的所有测量点，不会影响测量的精度。

本发明中，钢尺与构件边缘的距离要适中，不能太近也不能太远，太近会缩小电阻式位移计的测量范围，可能无法测量靠近钢尺端的部分测量点，进而影响测量的精度；太远同样会缩小电阻式位移计的测量范围，可能无法测量远离钢尺端的部分测量点，同样会影响测量的精度。

本发明中，由于金属构件的初始局部几何缺陷通常≤±1.0mm，所以在测量中通常选用量程为5mm的电阻式位移计，可以有效提高测量的精度。

本发明中，电阻式位移计的磁力支座沿着固定的钢尺每次移动的距离由构件的截面尺寸和测量的精度要求决定，如果构件的截面尺寸较大，或者测量的精度要求不高，每次移动的距离可以稍大，即测量截面的测量点取得较为稀疏；如果构件的截面尺寸较小，或者测量的精度要求较高，则每次移动的距离可以稍小，即测量截面的测量点取得较为密集。

本发明中，数据采集仪记录的数据正值（+ve）表示构件测量表面的测量点内凹，负值（-ve）则表示构件测量表面的测量点外凸。

对于测量精度要求较高的构件，可以借助于数控机床，分别将构件和电阻式位移计固定于数控机床，采用类似的方法进行测量；或者采用日本Mitutoyo公司的三维坐标测量仪，测量精度同样可以达到0.001mm，并且可以实现测量全过程的自动化。

Claims (1)

1.金属构件初始局部几何缺陷的简易测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将构件固定于水平铁质平台上，在构件一侧与测量截面平行的位置水平固定一把钢尺，然后将电阻式位移计的磁力支座紧贴着钢尺靠近构件的一侧固定在一起，并使得电阻式位移计的前端探头悬于构件远离钢尺端的外边缘上方，但并不接触构件测量表面，记录电阻式位移计的磁力支座对准钢尺的初始位置；

（2）将电阻式位移计连接数据采集仪，并将初始数据清零，调整电阻式位移计的前后左右位置，使得电阻式位移计垂直于构件测量表面，电阻式位移计的前端探头对准构件测量截面远离钢尺端的外边缘，并使得电阻式位移计的前端探头与构件测量表面接触，且逐步向下压入，通过数据采集仪的实时读数确保电阻式位移计的前端探头压入的长度刚好是其最大量程的一半，使得测量过程中位移计的前端探头既可以伸长也可以缩短，且伸长和缩短的距离都是其最大量程的一半，从而确保了对较大初始局部几何缺陷的有效测量，也提高了测量的精度；

（3）将电阻式位移计固定在磁力支座上，再次将数据采集仪的数据清零，然后将电阻式位移计的磁力支座松开，沿着固定的钢尺朝着远离构件的方向移动一段距离，再次将电阻式位移计的磁力支座固定，通过数据采集仪记录新的数据，如此往复，每次电阻式位移计的磁力支座移动相同的距离后读取一次数据，直到电阻式位移计的前端探头移动到构件测量截面靠近钢尺端的另一侧外边缘；

（4）将电阻式位移计的磁力支座重新放回之前对准钢尺的初始位置，松开构件，并将构件翻转，按上述步骤重新测量构件另一侧表面的初始局部几何缺陷，直到构件的所有表面测量完毕，得到测量截面的全部初始局部几何缺陷；

（5）采用上述步骤得到构件各个不同测量截面的初始局部几何缺陷，采集完构件所有测量截面各个测量点的数据后，绘制构件各个测量截面的初始局部几何缺陷轮廓线，得到各个测量截面的最大初始局部几何缺陷。