金屬腐蝕的辨識裝置及方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及金屬腐蝕的辨識裝置和方法，包括金屬試件、計時器、張緊裝置和液槽，張緊裝置包括支座、兩個定滑輪、牽引索、砝碼和振動電機(jī)，支座固定在液槽下部的一側(cè)，第一定滑輪固定在液槽下部的另一側(cè)，第二定滑輪固定在液槽側(cè)壁的上端；金屬試件的一端固定在支座上，另一端與牽引索的第一端連接；牽引索先后繞過第一定滑輪和第二定滑輪，牽引索的第二端懸掛所述的砝碼，振動電機(jī)固定在砝碼上；計時器布置在振動電機(jī)下方。往液槽中添加腐蝕溶液，振動電機(jī)提供交變應(yīng)力，當(dāng)金屬試件斷裂，砝碼及電機(jī)落下，壓在按鈕式電子計時器上，即可記錄金屬試件斷裂時間點(diǎn)，根據(jù)斷裂事件可辨識交變應(yīng)力下金屬的腐蝕，并且辨識交變應(yīng)力下金屬試件的腐蝕速率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
金屬腐蝕的辨識裝置及方法
本專利技術(shù)涉及金屬應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，尤其涉及一種交變應(yīng)力下金屬腐蝕的辨識裝置和方法，屬于腐蝕測試

技術(shù)介紹
暴露在大氣和海洋環(huán)境中的橋梁結(jié)構(gòu)等其他建筑結(jié)構(gòu)，受到氯離子和其他腐蝕介質(zhì)的侵蝕容易發(fā)生金屬腐蝕，而實(shí)際的橋梁結(jié)構(gòu)由于風(fēng)壓、雪壓、車輛行駛作用使得橋梁承受恒荷載、動荷載及交變式荷載，會嚴(yán)重加劇金屬性能的裂化。有效的模擬工程結(jié)構(gòu)受荷狀態(tài)研究多工況應(yīng)力腐蝕，是金屬結(jié)構(gòu)服役可靠性分析和壽命評估的關(guān)鍵技術(shù)問題。申請?zhí)枮镃N201410151891.0的專利技術(shù)申請公開了一種鋼筋起銹及氯離子濃度極限狀態(tài)的提示裝置和提示方法。鋼筋起銹及氯離子濃度極限狀態(tài)的提示裝置包括起銹試件、弓架和試件張力調(diào)整器，所述的起銹試件是鋼弦；鋼弦由弓架繃緊，鋼弦的一端固定在弓架的一端，鋼弦的另一端通過試件張力調(diào)整器固定在弓架的另一端。將上述的提示裝置放在腐蝕環(huán)境中，當(dāng)鋼弦斷裂，弓架彈開時，即提示鋼筋起銹、達(dá)到氯離子濃度極限狀態(tài)。首先，該識別裝置只考慮了單一的靜載作用，而未考慮動荷載作用下提示裝置及方法；其次，該裝置在持續(xù)的荷載作用下，弓架會發(fā)生徐變，使得金屬絲實(shí)際應(yīng)力與最初測量應(yīng)力不同，并且隨著試驗(yàn)時間的延長，力的改變越大；第三，對于延性較好的金屬材料，弓形裝置會因?yàn)榻饘俳z線的拉伸伸長而導(dǎo)致弓架施力減小。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
因此，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本專利技術(shù)提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、受力工況多樣，特別是交變應(yīng)力下的金屬腐蝕的辨識裝置和方法，用以解決交變拉力條件下的金屬腐蝕辨識以及拉力確定和腐蝕速率計算等問題。為實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)，本專利技術(shù)提供的技術(shù)方案如下：金屬腐蝕的辨識裝置，包括金屬試件、計時器、張緊裝置和液槽，所述張緊裝置又包括支座、第一定滑輪、第二定滑輪、牽引索、砝碼和振動電機(jī)；其中，所述支座固定在液槽內(nèi)下部的一側(cè)，第一定滑輪固定在液槽內(nèi)下部的另一側(cè)，第二定滑輪固定在第一定滑輪一側(cè)液槽側(cè)壁的上端；所述金屬試件的一端固定在支座上，另一端與牽引索的第一端連接；牽引索先后繞過第一定滑輪和第二定滑輪，牽引索的第二端位于液槽的外側(cè)，牽引索的第二端懸掛所述的砝碼，振動電機(jī)固定在砝碼上；所述計時器是按鈕式電子計時器，按鈕式電子計時器布置在振動電機(jī)正下方。進(jìn)一步地，所述的砝碼包括增砣和砣掛，砣掛懸掛在所述牽引索的第二端，所述振動電機(jī)粘貼在砣掛的底面。進(jìn)一步地，所述牽引索的第二端上面系有一個圓環(huán)，所述圓環(huán)上懸掛所述增砣和砣掛。進(jìn)一步地，所述金屬試件的一端通過非金屬緊固螺栓固定在所述支座上，另一端通過輕質(zhì)非金屬雙頭旋緊螺栓與所述牽引索的第一端連接。進(jìn)一步地，所述金屬試件為金屬絲。進(jìn)一步地，所述按鈕式電子計時器的頂面還鋪設(shè)有防震海綿。進(jìn)一步地，所述支座、第一定滑輪、第二定滑輪和液槽均采用非金屬構(gòu)件。進(jìn)一步地，所述牽引索采用高強(qiáng)度纖維線。進(jìn)一步地，所述液槽內(nèi)可設(shè)置復(fù)數(shù)組平行的張緊裝置，復(fù)數(shù)組平行的張緊裝置中可安裝任意物理性質(zhì)的金屬試件，用以進(jìn)行不同金屬腐蝕及腐蝕速率的辨識。上述金屬腐蝕的辨識裝置的辨識方法，包括如下步驟：步驟一：設(shè)置液槽，在液槽內(nèi)設(shè)置支座、第一定滑輪，將第二定滑輪固定在第一定滑輪一側(cè)液槽側(cè)壁的上端；步驟二：將金屬試件的一端固定在支座上，另一端與牽引索的第一端連接；將牽引索先后繞過第一定滑輪和第二定滑輪，牽引索的第二端位于液槽的外側(cè)，牽引索的第二端懸掛所述的砝碼，將振動電機(jī)固定在砝碼上；步驟三：設(shè)置振動電機(jī)振動頻率，振動電機(jī)與砝碼共同產(chǎn)生低頻的交變拉力；其中，通過牽引索的第二端上的圓環(huán)下掛重為ΔG的砝碼和重為G1的振動電機(jī)，改變了振動電機(jī)的振動頻率θ；步驟四：向液槽內(nèi)注入需要研究的腐蝕溶液即可進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)；同時，將布置在砝碼垂直下方的按鈕式電子計時器歸零，作為試驗(yàn)起始點(diǎn)；步驟五：目測腐蝕溶液中金屬試件初始銹斑，記錄此刻按鈕式電子計時器顯示時間ts；步驟六：金屬試件繼續(xù)腐蝕，當(dāng)金屬試件腐蝕斷裂時，圓環(huán)下端懸掛的砝碼和振動電機(jī)垂直落到按鈕式電子計時器按鈕上，記錄斷裂時間tr；其中按鈕式電子計時器頂面鋪有防震海綿；當(dāng)金屬試件腐蝕斷裂時，式中，[σ]是金屬試件的抗拉強(qiáng)度，而F＝β·G(2)是振動頻率為θ的交變拉力的最大值，其中G＝G1+ΔG(3)為振動電機(jī)重量G1和砝碼重量ΔG之和；其中，振動電機(jī)粘貼在掛砣的底面，總重量可以通過掛砣上增減砝碼ΔG而相應(yīng)改變，而為動力系數(shù)，其中ω為金屬試件和牽引索與重量G組成的單自由度系統(tǒng)的固有頻率，通過實(shí)測得到或按結(jié)構(gòu)力學(xué)理論計算，辨識裝置中金屬試件與牽引索之間是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，可按下式計算：式中，E1，E2分別為金屬試件和牽引索楊氏模量，A1，A2分別為金屬試件和牽引索截面面積，l1，l2分別為金屬試件和牽引索水平長度，g＝9.80665m/s2為重力加速度。金屬試件腐蝕速率V通過下式得到：式中A0為金屬試件截面積，A1為金屬試件斷裂時截面積，ts為金屬試件初始銹斑時刻，tr為金屬試件斷裂時間；步驟七：液槽中復(fù)數(shù)組的平行張拉裝置按照上述步驟，可同時進(jìn)行多種工況試驗(yàn)。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本專利技術(shù)具有如下技術(shù)效果：本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單，通過固定在砝碼上的振動電機(jī)對放置在液槽中的金屬試件施加交變應(yīng)力，并且定量的砝碼及振動電機(jī)可以精確的控制金屬試件交變應(yīng)力，能夠辨識交變應(yīng)力下的金屬材料腐蝕，及交變應(yīng)力下的金屬材料腐蝕速率。特別是，該裝置相對申請?zhí)枮镃N201410151891.0中的辨識裝置-弓形裝置而言，首先，由靜力作用拓展至交變拉力，金屬受力工況更多，研究腐蝕工況更多；其次，拉力可控性好，施加定量的砝碼及振動電機(jī)，能精確確定金屬所受的拉力；第三，該裝置根據(jù)砝碼及電機(jī)狀態(tài)可以清晰的辨識金屬的起銹，并且該裝置能夠巧妙的記錄金屬腐蝕試驗(yàn)斷裂時間，辨識金屬的腐蝕速率；第四，復(fù)數(shù)組平行裝置中，可高效簡便的安裝各種物理性質(zhì)的金屬材料，包括任意力學(xué)性能、任意截面尺寸等，且試驗(yàn)相互不干擾。附圖說明圖1為本專利技術(shù)金屬腐蝕的辨識裝置結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖1和具體實(shí)施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。金屬腐蝕的辨識裝置，包括金屬試件1、計時器10、張緊裝置和液槽2，金屬試件1為金屬絲。張緊裝置又包括支座3、第一定滑輪11、第二定滑輪4、牽引索5、砝碼和振動電機(jī)6。支座3固定在液槽2內(nèi)下部的一側(cè)，第一定滑輪11固定在液槽2內(nèi)下部的另一側(cè)，第二定滑輪4固定在第一定滑輪11一側(cè)液槽2側(cè)壁的上端。金屬試件1的一端通過非金屬緊固螺栓14固定在所述支座3上，另一端通過輕質(zhì)非金屬雙頭旋緊螺栓12與所述牽引索5的第一端連接。牽引索5先后繞過第一定滑輪11和第二定滑輪4，牽引索5的第二端位于液槽2的外側(cè)，牽引索5的第二端懸掛所述的砝碼，振動電機(jī)6固定在砝碼上，振動電機(jī)6可以設(shè)置成任意振動頻率。砝碼包括增砣7和砣掛8，砣掛8懸掛在所述牽引索5的第二端，振動電機(jī)6粘貼在砣掛8的底面。牽引索5的第二端上面系有一個圓環(huán)17，所述圓環(huán)17上懸掛所述增砣7和砣掛8。計時器10是按鈕式電子計時器，按鈕式電子計時器布置在振動電機(jī)6正下方。按鈕式電子計時器的頂面還鋪設(shè)有防震海綿9。其中，支座3、第一定滑輪11、第二定滑輪4和液槽2均采用非金屬構(gòu)件，并且第一定滑輪11、第二定滑輪4直徑較小，表面光滑，減少與牽引索5接觸的摩擦。牽引索5采用高強(qiáng)度纖維線。同時，液本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
金屬腐蝕的辨識裝置，其特征在于：包括金屬試件(1)、計時器(10)、張緊裝置和液槽(2)，所述張緊裝置又包括支座(3)、第一定滑輪(11)、第二定滑輪(4)、牽引索(5)、砝碼和振動電機(jī)(6)；其中，所述支座(3)固定在液槽(2)內(nèi)下部的一側(cè)，第一定滑輪(11)固定在液槽(2)內(nèi)下部的另一側(cè)，第二定滑輪(4)固定在第一定滑輪(11)一側(cè)液槽(2)側(cè)壁的上端；所述金屬試件(1)的一端固定在支座(3)上，另一端與牽引索(5)的第一端連接；牽引索(5)先后繞過第一定滑輪(11)和第二定滑輪(4)，牽引索(5)的第二端位于液槽(2)的外側(cè)，牽引索(5)的第二端懸掛所述的砝碼，振動電機(jī)(6)固定在砝碼上；所述計時器(10)是按鈕式電子計時器，按鈕式電子計時器布置在振動電機(jī)(6)正下方。

【技術(shù)特征摘要】
1.金屬腐蝕的辨識裝置，其特征在于：包括金屬試件(1)、計時器(10)、張緊裝置和液槽(2)，所述張緊裝置又包括支座(3)、第一定滑輪(11)、第二定滑輪(4)、牽引索(5)、砝碼和振動電機(jī)(6)；其中，所述支座(3)固定在液槽(2)內(nèi)下部的一側(cè)，第一定滑輪(11)固定在液槽(2)內(nèi)下部的另一側(cè)，第二定滑輪(4)固定在第一定滑輪(11)一側(cè)液槽(2)側(cè)壁的上端；所述金屬試件(1)的一端固定在支座(3)上，另一端與牽引索(5)的第一端連接；牽引索(5)先后繞過第一定滑輪(11)和第二定滑輪(4)，牽引索(5)的第二端位于液槽(2)的外側(cè)，牽引索(5)的第二端懸掛所述的砝碼，振動電機(jī)(6)固定在砝碼上；所述計時器(10)是按鈕式電子計時器，按鈕式電子計時器布置在振動電機(jī)(6)正下方。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬腐蝕的辨識裝置，其特征在于：所述的砝碼包括增砣(7)和砣掛(8)，砣掛(8)懸掛在所述牽引索(5)的第二端，所述振動電機(jī)(6)粘貼在砣掛(8)的底面。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬腐蝕的辨識裝置，其特征在于：所述牽引索(5)的第二端上面系有一個圓環(huán)(17)，所述圓環(huán)(17)上懸掛所述增砣(7)和砣掛(8)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬腐蝕的辨識裝置，其特征在于：所述金屬試件(1)的一端通過非金屬緊固螺栓(14)固定在所述支座(3)上，另一端通過輕質(zhì)非金屬雙頭旋緊螺栓(12)與所述牽引索(5)的第一端連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬腐蝕的辨識裝置，其特征在于：所述金屬試件(1)為金屬絲。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬腐蝕的辨識裝置，其特征在于：所述按鈕式電子計時器的頂面還鋪設(shè)有防震海綿(9)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的金屬腐蝕的辨識裝置，其特征在于：所述支座(3)、第一定滑輪(11)、第二定滑輪(4)和液槽(2)均采用非金屬構(gòu)件。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬腐蝕的辨識裝置，其特征在于：所述牽引索(5)采用高強(qiáng)度纖維線。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬腐蝕的辨識裝置，其特征在于：所述液槽(2)內(nèi)可設(shè)置復(fù)數(shù)組平行的張緊裝置，復(fù)數(shù)組平行的張緊裝置中可安裝任意物理性質(zhì)的金屬試件(1)，用以進(jìn)行不同金屬腐蝕及腐蝕速率的辨識。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的金屬腐蝕的辨識裝置的辨識方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟一：設(shè)置液槽(2)，在液槽(2)內(nèi)設(shè)置支座(3)、第一定滑輪(11)，將第二定滑輪(4)固定在第一定滑輪(11)一側(cè)液槽側(cè)壁的上端；步驟二：將金屬試件(1)的一端固定在支座(3)上，另一端與牽引索(5)的第一端連接；將牽引索(5)先后繞過第一定滑輪(11)和第二定...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李大望，邢鋒，劉家昭，李龍元，
申請(專利權(quán))人：深圳大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東,44