起重機(jī)械一般工作環(huán)境惡劣，且頻繁地承受各種載荷的反復(fù)作用，為了確保其安全狀態(tài)，避免起重臂斷裂、傾覆等事故發(fā)生，必須采取相關(guān)安全檢測，其中包括對金屬結(jié)構(gòu)的檢測。
近幾年，由于起重機(jī)的大范圍使用，國內(nèi)對起重機(jī)結(jié)構(gòu)安全、斷裂失效等問題進(jìn)行了許多研究，如采用應(yīng)力測試系統(tǒng)對平頭塔機(jī)起重臂斷裂失效進(jìn)行分析[1]；采用應(yīng)力測試評估老舊起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)[2]；應(yīng)力測試結(jié)合無損檢測在起重機(jī)專用梁式吊具安全評估[3]；腹板加高門式起重機(jī)的應(yīng)力測試及分析，以判定改造后的設(shè)備是否滿足工況需求[4]。
應(yīng)力測試是驗(yàn)證起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)承載能力的直接、有效的手段。測量金屬結(jié)構(gòu)主要受力部位的應(yīng)變、應(yīng)力，進(jìn)行強(qiáng)度、剛度校核，并且可通過動態(tài)測量，測出結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。
起重機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)力測量主要分為：
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驗(yàn)證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度（剛度）是否滿足理論計(jì)算要求。例如，新產(chǎn)品鑒定性檢測。
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產(chǎn)品改進(jìn)，確定安全儲備，減輕結(jié)構(gòu)自重。
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各種設(shè)計(jì)產(chǎn)品的方案比較、試驗(yàn)研究性檢測。
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產(chǎn)品改造，提高結(jié)構(gòu)承載能力。
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應(yīng)變電測法是用電阻應(yīng)變片先測出構(gòu)件的表面應(yīng)變，再根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變的關(guān)系式來確定構(gòu)件表面應(yīng)力狀態(tài)的一種實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析方法。
以港口起重機(jī)械為例，其金屬結(jié)構(gòu)基本上是由角鋼、槽鋼、工字鋼、T型鋼、鋼管等型材或由鋼板焊成的箱形結(jié)構(gòu)所組成。由各種形式材料組成的結(jié)構(gòu)，通常承受拉(壓)、彎、扭等幾種外力的作用，其斷面上的應(yīng)力分布比較復(fù)雜。
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斷面上通常只有兩種力：正應(yīng)力、剪應(yīng)力
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斷面角點(diǎn)處只有正應(yīng)力，而無剪應(yīng)力（相當(dāng)于單向應(yīng)力狀態(tài)）。正應(yīng)力的最大值出現(xiàn)在角點(diǎn)處。
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剪應(yīng)力的分布形式根據(jù)其斷面形狀不同而不同，一般來說，最大剪應(yīng)力產(chǎn)生在中性軸處（主慣性軸處）。
根據(jù)應(yīng)力分布狀態(tài)：單向平面應(yīng)力狀態(tài)
主應(yīng)力方向已知：
軸向受力構(gòu)件：應(yīng)變片可在斷面上、下或左、右沿軸向布置。
受彎構(gòu)件：最大彎矩處斷面的邊緣或四角沿軸向布置。
壓彎構(gòu)件：斷面上四角不少于四片軸向布置。
主應(yīng)力方向未知：
受彎構(gòu)件的正應(yīng)力與剪應(yīng)力較大的部位；
斷面形狀不規(guī)則或有突變處；
匯交力系的桿件節(jié)點(diǎn)部位。
在單向拉伸或壓縮外力作用下，沿軸向應(yīng)力方向貼應(yīng)變片
平面應(yīng)力狀態(tài)（主應(yīng)力方向已知）
沿x和y的方向各貼一枚應(yīng)變片（或直角應(yīng)變花）
平面應(yīng)力狀態(tài)（主應(yīng)力方向未知）
在被測構(gòu)件上的同一個測點(diǎn)以三個不同的方向進(jìn)行測量（如0°-45°-90°三軸應(yīng)變花），并對3個不同方向上的應(yīng)變進(jìn)行測量，根據(jù)公式求出主應(yīng)力與主應(yīng)力的方向
對稱結(jié)構(gòu)斷面：可適當(dāng)減少布片、數(shù)量，例如單邊布片。
檢驗(yàn)主要承載構(gòu)件在額定載荷或不同工況靜載作用下的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并進(jìn)行安全評估。
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測量技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度、高穩(wěn)定性
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強(qiáng)大的內(nèi)部存儲和UPS電路保證數(shù)據(jù)的存儲
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最大1000通道擴(kuò)展（結(jié)合外部擴(kuò)展箱）
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0.1微應(yīng)變的高分辨率模式
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配備帶觸摸屏的彩色液晶顯示器
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內(nèi)置高速打印機(jī)
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可通過瀏覽器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集功能
檢驗(yàn)起重機(jī)在動態(tài)載荷作用下主要承載金屬結(jié)構(gòu)的動應(yīng)力水平，根據(jù)頻譜分析等確定構(gòu)件強(qiáng)度。
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小型、輕量、模塊化、直流驅(qū)動，適合現(xiàn)場測量
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根據(jù)不同的測量目的和傳感器類型，自由組合多種測量單元
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100kHz高速采樣
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0.1微應(yīng)變的高分辨率模式
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支持多種分布連接，滿足大范圍多測點(diǎn)的要求
測點(diǎn)數(shù)量較少、現(xiàn)場快速檢查測量和確認(rèn)，可以選擇手持式動靜態(tài)應(yīng)變儀。
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一觸式快速插頭輕松連接
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間隔睡眠功能實(shí)現(xiàn)自動測量
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最多可記錄20個通道的傳感器模式、系數(shù)和初始值的設(shè)置以及測量值，可采集多個現(xiàn)場點(diǎn)的測量數(shù)據(jù)再做后續(xù)處理
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高亮度LCD顯示屏，操作簡單
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低功耗，堿性電池供電，方便現(xiàn)場更換
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防濺水結(jié)構(gòu)較好保證在戶外安全使用
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手持式，體積小，重量輕
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4通道同時采樣，具備觸發(fā)測量和自由測量模式
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最快采樣為50微秒（20kHz）（單通道模式下）
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彩色液晶顯示器，清晰顯示數(shù)值和波形
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干電池供電，最長續(xù)航達(dá)6小時
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標(biāo)配適合手持使用的單肩包、標(biāo)配軟件
參考文獻(xiàn)：
[1]張楨,馬俊,黃豪華,等.平頭塔機(jī)起重臂斷裂失效分析[J].中國特種設(shè)備安全,2015,37(5):59-63.
[2]張志斌,田佳梅.采用應(yīng)力測試評估老舊起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的實(shí)例分析[J].裝備制造技術(shù),2017,10:178-180.
[3]趙凱,倪大進(jìn),胡靜波,等.應(yīng)力測試結(jié)合無損檢測在起重機(jī)專用梁式吊具 安全評估中的應(yīng)用分析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2017,10:91-93.
[4]鞠成偉,趙政飛.腹板加高門式起重機(jī)的應(yīng)力測試及分析[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2014,8:116-118.
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