一种预张开裂纹后冲击的钢结构疲劳裂纹维修装置及其使用方法转让专利
申请号 : CN202011188220.3
文献号 : CN112475772B
文献日 : 2021-11-02
发明人 : 蒋斐 , 丁幼亮
申请人 : 东南大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种预张开裂纹后冲击的钢结构疲劳裂纹维修装置,包括开裂钢结构,其特征在于:还包括预张锤击装置本体,吸附定位部件,预张力生成部件,限位锁紧部件,表观扫描部件,直线运动部件,高频冲击部件,数据处理及计算控制单元;
所述吸附定位部件借助强磁力与开裂钢结构紧密连接,其中所述吸附定位部件至少内含一套强磁生成系统;所述预张力生成部件与所述吸附定位部件固定连接,其中所述预张力生成部件至少包含一套液压顶升系统;所述限位锁紧部件的一端与所述预张力生成部件固定连接,另一端具备锁死和放松功能从而控制所述预张力生成部件中液压构件间的相对位置;所述表观扫描部件与所述直线运动部件固定连接;所述直线运动部件与所述定位部件滑动连接,且至少包括一组驱动装置能带动所述表观扫描部件沿裂纹方向产生位移;所述高频冲击部件至少包含一组能冲击钢材表面使所述开裂钢结构中疲劳裂纹面闭合的冲击装置;所述预张锤击装置本体与所述数据处理及计算控制单元连接。
2.根据权利要求1所述的预张开裂纹后冲击的钢结构疲劳裂纹维修装置,其特征在于:前述数据处理及计算控制单元接收外部输入的开裂结构几何和荷载信息,结合表观扫描部件输入的裂纹信息,借助内置的计算程序分析后确定所述预张力生成部件的预张力。
3.根据权利要求1所述的预张开裂纹后冲击的钢结构疲劳裂纹维修装置,其特征在于:前述限位锁紧部件根据内设情景及所述数据处理及计算控制单元指定的预张力锁死预张力生成部件,所述内设情景包括系统死机、重启、损坏。
4.根据权利要求1所述的预张开裂纹后冲击的钢结构疲劳裂纹维修装置,其特征在于:前述表观扫描部件在所述直线运动部件的驱动下对疲劳裂纹表观特征进行扫描获取,并输入至数据处理及计算控制单元对冲击维修效果进行评价。
5.一种基于权利要求1所述预张开裂纹后冲击的钢结构疲劳裂纹维修装置的使用方法,其特征在于,包括如下步骤:
a 装置布设,将所述预张开裂纹后冲击的钢结构疲劳裂纹维修装置固定于需要进行裂纹维修作业的钢结构表面,调整所述吸附定位部件、预张力生成部件、表观扫描部件三者与开裂钢结构表面疲劳裂纹的相对位置,确保维修过程中疲劳裂纹不被遮挡;
b 状态检查,确保所述预张力生成部件,表观扫描部件,高频冲击部件,数据处理及计算控制单元的工作状态良好,确认所述限位锁紧部件未处于锁死状态;
c 预张力施加,接通预张开裂纹后冲击的预张锤击装置本体的动力源,数据处理及计算控制单元向直线运动部件发出启动指令,表观扫描部件对裂纹识别并将获取的信息传送至数据处理及计算控制单元,其结合实际开裂钢结构、荷载信息计算出需施加的预张力,并将需施加的预张力信息传送至预张力生成部件,进行缓慢施加预张力;
d 冲击作业,通过限位锁紧部件锁死预张力生成部件,启动高频冲击部件沿疲劳裂纹路径进行冲击作业,基于高频冲击部件输出的持续冲击力,裂纹周边钢材产生塑性变形从而使疲劳裂纹闭合;
e 冲击效果评价,通过表观扫描部件对冲击后的裂纹表面进行扫描,基于数据处理及计算控制单元给出冲击后的表面平整度和裂纹闭合程度信息,判断是否需要再次启动所述高频冲击部件对裂纹表面进行进一步冲击;
f 预张力释放,解除限位锁紧部件的锁死状态,控制预张力生成部件缓慢释放预张力,利用恢复的弹性变形在闭合的裂纹面上施加残余压应力;
g 装置回收,疲劳裂纹维修作业结束后,保存数据至数据处理及计算控制单元,切断预张开裂纹后冲击的预张锤击装置本体的动力源,回收整套装置,结束疲劳裂纹维修作业。
说明书 :
一种预张开裂纹后冲击的钢结构疲劳裂纹维修装置及其使用
方法
技术领域
背景技术
结构的安全性和耐久性;因此,发展一种有效的疲劳裂纹维修措施,对提高我国钢结构的服
役寿命具有重要意义。
有结构损伤,并且引入的残余拉应力使得结构具有二次开裂的风险。碳纤维补强法作为一
种无损维修方法而被广泛运用,然而由于钢材弹模与粘结胶层弹模存在较大差异,碳纤维
并不能很好地约束开裂钢材的变形;此外,钢结构的疲劳开裂除了与循环外载有关外,还与
钢结构组装过程中引入的残余拉应力以及钢材表面的初始缺陷有关。如何在维修过程中消
除上述不利因素的影响应被纳入发展维修措施的思考中去。
的整体使用寿命。
发明内容
次开裂,提高了钢结构的整体使用寿命。
部件,高频冲击部件,数据处理及计算控制单元;
预张力生成部件至少包含一套液压顶升系统;所述限位锁紧部件的一端与所述预张力生成
部件固定连接,另一端具备锁死和放松功能从而控制所述预张力生成部件中液压构件间的
相对位置;所述表观扫描部件与所述直线运动部件固定连接;所述直线运动部件与所述定
位部件滑动连接,且至少包括一组驱动装置能带动所述表观扫描部件沿裂纹方向产生位
移;所述高频冲击部件至少包含一组能冲击钢材表面使所述开裂钢结构中疲劳裂纹面闭合
的冲击装置;所述预张锤击装置本体与所述数据处理及计算控制单元连接;
所述预张力生成部件的预张力;
启、损坏和其他需要锁死预张力生成部件的情况;
价;
者与开裂钢结构表面疲劳裂纹的相对位置,确保维修过程中疲劳裂纹不被遮挡;
传送至数据处理及计算控制单元,其结合实际开裂钢结构、荷载信息计算出需施加的预张
力,并将需施加的预张力信息传送至预张力生成部件,进行缓慢施加预张力;
形从而使疲劳裂纹闭合;
所述高频冲击部件对裂纹表面进行进一步冲击;
业。
提高了钢结构的服役寿命;
附图说明
单元,9为开裂钢结构。
具体实施方式
提供的预张锤击装置本体1布设在开裂钢结构9表面,此预张锤击装置本体1包括吸附定位
部件2、预张力生成部件3、限位锁紧部件4、直线运动部件6以及数据处理及计算控制单元8,
相互的布设关系是:包括相对平行布设的吸附定位部件2,在两个吸附定位部件2之间平行
布设预张力生成部件3,两个预张力生成部件3同时与吸附定位部件2垂直;在预张力生成部
件3上安装限位锁紧部件4;直线运动部件6滑动连接在其中一个吸附定位部件2上,直线运
动部件6相对开裂钢结构9表面疲劳裂纹的位置安装表观扫描部件5;在位于开裂钢结构9表
面疲劳裂纹位置上还布设高频冲击部件7,使疲劳裂纹受到冲击后闭合;还包括数据处理及
计算控制单元8,其与预张锤击装置本体1连接。
与吸附定位部件2连接,启动液压顶升系统即可实现预张力的施加,限位锁紧部件4的一端
与预张力生成部件3固定连接,其另一端具备锁死和放松功能,从而能够控制预张力生成部
件3中液压构件间的相对位置,满足预张力施加时的稳定程度;直线运动部件6与吸附定位
部件2滑动连接,至少包含一组驱动装置,能够带动表观扫描部件5沿着疲劳裂纹方向产生
位移;高频冲击部件7至少包含一组能冲击钢材表面使开裂钢结构9中疲劳裂纹面闭合的冲
击装置。
件3的预张力;限位锁紧部件4根据内设情景及数据处理及计算控制单元8指定的预张力锁
死预张力生成部件3,内设情景包括但不限于系统死机、重启、损坏和其他需要锁死预张力
生成部件3的情况;表观扫描部件5在直线运动部件6的驱动下对裂纹表观特征进行扫描获
取,并输入至所述数据处理及计算控制单元8对冲击维修效果进行评价。
块,U型滑块安装在滑道内,从而实现直线运动部件6在吸附定位部件2表面的移动。
5三者与开裂钢结构9表面疲劳裂纹的相对位置,确保维修过程中疲劳裂纹不被遮挡;
信息传送至数据处理及计算控制单元8,其结合实际开裂结构9的结构和荷载信息计算出需
施加的预张力,并将需施加的预张力信息传送至预张力生成部件3,进行缓慢施加预张力;
后的裂纹状态,基于高频冲击部件7输出的持续冲击力,裂纹周边钢材产生塑性变形从而使
疲劳裂纹闭合,形成图3中预张冲击后的裂纹状态;
动所述高频冲击部件7对裂纹表面进行进一步冲击;
上施加残余压应力;
作业。
通过预张开裂纹的方式,为裂纹体的塑性变形提供了足够的空间,大大改善了冲击维修的
效果;同时通过对维修效果进行定量评估,极大降低了裂纹维修的不确定因素和结构二次
开裂的风险。
理解的是,诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意
义一致的意义,并且除非像这里一样定义,不会用理想化或过于正式的含义来解释。
性范围并不局限于说明书上的内容,必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。