H型钢柱应力_感应电动势角度谱测试及数字信号处理

摘要

钢结构体系由于其自身卓越的性能在建筑业中占据了重要的地位，而且应用越来越广泛，H型钢在钢结构体系中扮演着重要的角色。然而由于各种原因，钢结构的事故却频频发生，虽然事故的发生是各种因素的综合作用，但归根到底是由于无法实时掌握钢结构在役时的应力应变状态。现在常用的应力测试方法多是根据测出结构的应变之后计算应力，但此时结构变形已经完成，已经无法测出此时的变形，同样也无法了解此时结构的内力，具有明显的局限性。 本论文为了获取感应电动势与应力之间的关系，采用实验方法，制作小型电磁传感器并建立感应电动势测试系统和应变测试系统，并在轴心受压条件下，对电磁传感器输入2.5v和3.3v两种电压，测取H型钢试件上按照角度谱排列的每个测点位置的感应电动势和应变的实验数据，绘制感应电动势和应变的数据曲线，并分析曲线的规律特征:伴随着外加荷载的逐渐增大，H型钢柱的应力水平也在逐渐增大，在每个角度上测得的感应电动势都在逐渐减小，并且数值变化规律大致符合一次线性关系。在相同应力水平下，不同角度的感应电动势变化不相同，在0°、180°位置处变化差值最大，在90°、270°位置处变化差值最小;而且越靠近0°、180°位置的方向变化差值越大，越靠近90°、270°位置的方向变化差值越小。在取得这些测量数据后分别分析角度谱中每个角度所对应的应变与感应电动势谱纹的特征，利用归一化、相关系数等方法来研究它们之间存在的关系，进而根据感应电动势判断对应的应力，得到构件的应力或应力范围。 本论文还建立了在轴向受压条件下，不同H型钢试件两两之间的感应电动势归一值按照角度谱排列后的相关系数。鉴于不同试件的相关系数值在压力相同或者相近时最大的特点，达到利用H型钢感应电动势归一值按照角度谱排列后的相关系数来提取应力的目的。

目录

声明

摘要

1．1国内外研究现状

1．2论文研究主要内容

1．3拟解决的关键问题

第2章应力电磁测试的磁化强度理论

2．1铁磁材料

2．1．1铁磁材料的性质

2．1．2铁磁材料的磁化强度

2．1．3铁磁材料的磁致伸缩效应

2．2外磁场作用下H型钢试件的磁路

2．2．1电磁感应理论

2．2．2 H型钢试件被测位置的磁路

2．3应力对H型钢试件磁化强度的影响

2．3．1应力对电子磁矩方向的影响

2．3．2应力对磁化强度的影响

2．4磁化强度对H型钢试件感应电动势的影响

2．4．1电子磁矩与磁化强度的联系

2．4．2磁化强度对输出感应电动势值的影响

第3章传感器小型化与实验系统建立

3．1锰锌铁氧体

3．2小型传感器的制作

3．2．1传感器制作所需材料

3．2．2传感器的制作方法

3．3 H型钢感应电动势测试实验系统

3．3．1实验仪器及设备

3．3．2 H型钢感应电动势测试实验系统

3．4．1实验仪器及设备

3．4．2 H型钢应变测试实验系统

3．5 H型钢试件处理及传感器多点测试

3．5．1 H型钢试件处理

3．5．2传感器的多点精确测试

第4章H型钢柱应力与感应电动势角度谱测试

4．1 H型钢柱应力与感应电动势角度谱测试试验准备工作

4．1．1 H型钢试件的摆放位置

4．1．2 H型钢试件的测点布置

4．1．3电磁传感器的固定

4．1．4 H型钢试件的绝缘

4．2 H型钢柱感应电动势角度谱测试试验方法

4．3 H型钢柱应力角度谱测试试验方法

4．3．1电阻应变片粘贴前的检查

4．3．2电阻应变片的粘贴

4．3．3应力测试方法

4．4 H型钢柱感应电动势角度谱测试

4．4．1第一种输入电压(1000Hz，2．5V)

4．4．2第二种输入电压(1000Hz，3．3V)

4．5 H型钢柱应力角度谱测试

4．5．1应变测试数据

4．5．2实验数据的初步分析

第5章实验数据处理及分析

5．1实验数据归一化后按角度谱排列的分析

5．1．1感应电动势归一值的角度谱分析

5．1．2应变归一值的角度谱分析

5．2利用相关系数法分析H型钢试件的感应电动势归一值

5．2．1相关系数的原理

5．2．2利用相关系数法分析试件的感应电动势归一值

5．3分析输入电压为2．5V时不同试件的感应电动势归一值的相关性

5．4分析输入电压为3．3V时不同试件的感应电动势归一值的相关性

第6章结论与展望

6．1本文研究结论

6．2展望

参考文献

附录

致谢

个人简历