应力测试对起重机金属结构的作用

应力测试对起重机金属结构的作用摘要：在起重机设备的使用过程中，金属结构会逐渐受腐蚀、磨损等影响而产生变形，强度和刚度随之下降，因此金属结构的改造对于起重机设备的正常稳定运行便显得至关重要。起重机金属结构改造后，需要采取一定的技术方法对其强度进行检验和校核，应力测试技术能够准确分析金属结构改造前后的应力变化情况，对金属结构改造的合理性与安全性进行评价。文章简要介绍了应力测试对起重机金属结构的作用，分析了常见的应力测试形式和方法，并结合实例进行论证说明应力测试在起重机金属结构性能检测中的应用，以期为同业提供参考。

关键词：应力测试起重机金属结构作用

应力测试技术通过对结构或构件静态应力应变或动态应力应变的测试，了解应力应变分布规律，检验强度储备，或是了解动态应变规律，通过频谱分析检验强度和刚度，从而检验结构或构件的合理性。应力测试在起重机金属结构改造中的应用，有助于准确掌握金属结构的真实性能，其应用水平直接关系到测试结果的准确性，因此有必要明确应力测试方法的应用，以更好的发挥应力测试的作用。

一、应力测试在起重机金属结构安全评估中的作用

首先，验证应力水平和强度储备。一方面起重机金属结构在计算方法上往往引入了一些经验系数，并对计算环节进行简化，导致理论计算结果往往与实际情况存在很大的误差，并不能指导现场使

用；另一方面，经过运输、安装、试验、使用等一系列过程后，起重机金属结构的应力水平与设计值有很大的差异，长期的使用、复杂的环境、不可预测量化的超载或事故对金属结构的承载能力影响无法准确的计算。利用应力测试技术，能够不受上述因素的影响，准确、快速的掌握金属结构应力分布规律，与理论值和经验值对比后评价其应力分布的合理性，并进一步计算出金属结构的安全系数，从而验证其应力水平和强度储备，准确判断其是否可以满足使用要求。

其次，进行故障诊断，指导故障修复。起重机金属结构的故障从潜伏到显现破坏是一个持续的过程，在这一过程中如果能够及早发现故障便能有效避免损失，而在工作状态下许多隐藏故障是难以被及时发现的。利用应力测试技术能够通过对测试结果的分析，发现结构是否存在异常情况，从而及时找出尚未显现的缺陷、故障，并准确的找出故障原因，为故障修复提供依据。

最后，校核改进结构设计。起重机金属结构设计受力学模型简化的直接影响，其合理与否的关键在于力学模型的简化是否科学合理，而理想的模型简化只能从实践中逐步探索出来。利用应力测试技术能够对起重机金属结构的设计进行校核，并借助测试结果对力学模型进行合理的简化，从而促进设计方法的改进和创新。

二、常见的应力测试形式和方法

起重机金属结构应力测试是安全性能试验的关键性环节之一，其表现形式主要为现场检测和在线监测。这两种测试方式的共同点

在于都需要合理设计测试方法、构建测试系统、使用检测仪器，差异在于通常现场检测用来测定参数与性能，为型式试验、安全评估等提供必要的数据支撑，必须严格按照相关标准规范的要求进行测试操作，一般可在短时间内完成，而在线监测通常用来为安全性、稳定性预警等提供依据，能够与起重机作业同步，需要耗用的时间往往较长。无论是现场检测还是在线监测，都是应力测试的必要手段，二者可以相互弥补、有机结合，现场检测与荷载试验同步，只能判断已知状态下起重机的安全状况，而无法考虑到起重机实际作业状态下诸多的影响因素。在线监测可以有效弥补现场检测的这一缺陷，其与起重器作业同步的特性决定了在线监测能够完全的掌握各种因素对设备的影响，比现场检测更为全面，可以监控安全性较差的起重机设备，以及时发现事故隐患并予以消除。在线监测是一种长期的工作，如果测点数量多，数据采集量会很大，这对数据处理分析增加了不小的难度，而利用现场检测可以有效弥补在线监测的这一不足，可以早于在线监测开始之前先进行现场检测，通过全面检测来优化监测点，合理减少在线监测的采集数据量，减轻数据处理分析工作的负担。

目前常见的应力测试方法有很多，但是由于起重机金属结构十分复杂，而且工况极易变化、受力影响因素众多，许多应力测试方法都难以在金属结构性能评估中发挥作用，比较适用的应力测试方法主要有电阻式应力测试法和光测法、射线法等。电阻式应力测试法是通过设置应变片，测试其电阻变化来计算应变，是应力测试方

法中最为成熟、常用的一种。由于应变片小巧轻薄，便于安装，不影响金属结构的应力状态，测量精确度与灵敏度很高，测量范围也较广，但是其测量方向单一，输出信号不强，应变片使用时间较长可能出现锈蚀。光测法是基于光弹性法的原理设计的，有双折射效应的光弹性材料在偏振光场中受应力作用会出现干涉条纹，对干涉条纹进行测量和计算可以确定被测件的应力状态。以光纤技术为例，该技术可用光信号承载被测件状态变化信息，与电子装置兼容性良好，受外界干扰影响很小，可在高压环境、电磁干扰环境下进行在线监测，而且传输损耗小，能够实现远距离监测。目前该方法在起重机金属结构性能检测中的应用还未普及，需要进一步的发展和推广。射线法的原理是射线衍射理论，其中以x射线衍射技术为典型，能够根据布拉格定律推算出被测件的应力。该方法的优势为精确度很高，但缺点是不便于携带，测量效率比较低。

随着各种应力测试技术的发展和进步，其在起重机检测中将得到更广泛的应用，发挥更大的作用。例如电阻式应力测试方法将不断简化应变片与屏蔽电缆的连接方式，不再需要现场焊接，以更好的适应起重机现场检验的需要；光纤应力测试技术的结构模型将进一步提高专业化程度，以迎合起重机检验，使在线监测真正成为大型起重机安全性能评估的有效监控手段；无线遥感将逐渐增强抗干扰能力，最终取代有线测试。

三、实例分析应力测试对起重机金属结构的应用

1.案例情况说明

2012年5月，某台lh10-11电动葫芦桥式起重机实施安全评估，据调查该起重机技术资料早已遗失，无法明确具体的使用年限，仅发现主梁下挠明显，外观检查无其他异常，焊缝探伤结果正常。在荷载试验过程中，发现该起重机刚度不够，因此进行静态应力测试。

2.测试工作

由于已实施详细检测和无损探伤，因此仅对主梁进行测试，设6个测点，2个测点位于主梁外侧腹板下端，3个测点位于下盖板下表面，1个测点位于上盖板上表面。测试工况分别为小车位于跨中，起吊5t和10t载荷。

3.测试结果分析

从测试结果中发现第四个测点与理论应力分布规律存在较大差异，不考虑自重、剪应力、动载系数等情况下应力值将近许用应力。对该测点附件用磁粉等进行详细检测，发现角焊缝处有细小裂纹。

总结：

综上所述，应力测试对起重机金属结构的性能检测与安全评估有着重要的作用，随着各种应力测试技术、方法的发展和进步，其在起重机检测中的应用将越来越广泛。科学合理的运用应力测试技术和方法，是保证起重机安全稳定运行的重要手段，这要求相关人员不断深入探究，更好的发挥应力测试的作用。

参考文献：

[1]徐长生，陶德馨.起重运输机械试验技术[m].2版北京：人民交通出版社，1999.