管道本体形变监测-professional.pdf

管道本体形变测量 由于条件限制，未能获得足够的参考资料，以下管道本体形变的测量方案对管道 被测参数作了简化，该简化如有错误、疏漏请指正。 其它关于应变片的选型、粘贴、测量电桥特性及应用、温度补偿、误差分析等内 容的调研正在进行。 1、管道本体待测形变参数分析 需要测量的是管道本体的形变，分析管道形变参数可获得一段管道的状态，如管 道的形状。 管道变形有以下四种基本形式：拉伸（压缩） 、剪切、扭转和弯曲四种，受多种 载荷作用的管道变形都可视为这四种基本变形形式的组合。 1）拉伸和压缩 管道的拉伸和压缩是由大小相等、方向相反、作用线与管道中心轴线重合的一对 外力引起的管道变形形式，其变形特点是管道沿中心轴线被拉伸或压缩（图 2 ）。 对于单纯拉压变形，无需用物理方程和几何方程求解， ，故它是比较简单的变形 形式。 2 ）剪切 管道的剪切变形是由大小相等、方向相反、作用线垂直于管轴且距离很近的一对 力引起的管道变形形式。其变形特点表现为受剪管道的两部分沿力的作用方向发生相 对错动（图 1）。 3 ）扭转 管道的扭转变形是由大小相等、方向相反、作用面垂直于管道轴线的两个力矩引 起的管道变形形式。其变形特点表现为管道的两个横截面绕管道中心轴线发生相对转 动（图 3）。 4 ）弯曲 管道变形后，其中心轴线由直线变形为一平面曲线。 如果管道没有明显的弯曲，管道发生扭转的可能较小。最常见的管道变形为拉伸 （压缩）和弯曲，在管道没有发生明显扭转、 管道横截面没发生较明显变形的情况下， 管道弯曲也可以用管道上多个局部区域的拉伸 / 压缩形变来描述， 要测量的应变方位沿 管道表面且平行于管道轴线。 管管 管 轴向拉力 管 管 管 道 图 1 管道受到剪切力 图 2 管道受到拉力 沿管道切向的作用力 管 道 图 3 管道受到扭转力 管 管管 管管 管管 管管管 图 4 管道受力而弯曲 作用力 管道变形之前 管道受力发生变形 图 5 管道受力时横截面发生变形 2、应变片粘贴测量方案 若如上所述，待测的主要形变为管道轴向线形变，则只需沿管道轴向按一定密度 粘贴应变片。具体如下：在管道上每隔一定距离 l 处做一个测试点，对每个测试点， 在管道外围表面上、下、左、右四个位置 A 、B、C、D （或更多位置）各粘贴一个应 变片测量该位置的轴向应变，粘贴应变片的方位平行于管道轴线。 当相邻两个测试点之间的距离足够小时，可认为每个测试点附近的管道轴向形变 是均匀的。用应变片测得各测试点四个位置的应变 A 、 B 、 C 、 D ，可近似表示该 测试点经过