一种应力松弛试验松弛率外推值修正的方法及系统

摘要

本发明属于预应力钢材制品应力松弛检测领域，特别涉及一种应力松弛试验松弛率外推值修正的方法及系统，所述方法包括：录入试验参数，对应力松弛试验全程进行测控；实时记录试验样品的应力松弛减荷时间、松弛力累加值及获取试验环境温度采样记录；将全部应力松弛试验数据生成试验数据文件；确定出由试验环境温度波动引起的误减荷；将误减荷时间重新分配；对重分配后的误减荷时间作进一步微调；按标准规定的方法进行1000小时松弛率推算；输出推算结果。本发明实施例采用等比数列比较修正方法，可以在很大程度上消除不同试验时段由试验环境温度波动而产生的误减荷对松弛率外推值造成的影响，提高外推计算的置信度，从而解决这一至今困扰应力松弛检测领域的难题。

说明书

技术领域

本发明属于预应力钢材制品应力松弛检测领域，特别涉及一种应力松弛试验松弛率外推值修正的方法及系统。

背景技术

一般预应力钢材制品如预应力钢绞线的拉伸应力松弛试验进行到1-2小时左右，会出现减荷频率的拐点；到4小时以后，开始进入相对平稳期，不再频繁减荷。通过连续六年在春秋季节、于20℃左右环境温度下(不开空调控温)对低松弛预应力钢绞线研究试验观察发现，其试验曲线基本上比较光滑，近似于幂函数曲线。

在试验进行到10小时以后，若出现短时间内频繁密集减荷，对试验数据外推1000松弛率的计算结果将产生不同程度的影响。这一现象的成因比较复杂。试验环境温度的升高或降低；试验样品本身所含杂质以及加工缺陷的影响，均会导致不规则的集中减荷。若预应力钢绞线样品本身含有杂质等缺陷，在外加试验力的作用下，经过一段时间，其缺陷产生的应力松弛会集中释放出来。试验环境温度升高会造成钢材膨胀而出现误减荷；试验环境温度降低会导致钢材收缩而抵消内应力消除产生的松弛；当试验环境温度回升时，由内应力消除而产生的松弛会连续地释放出来。在长期的工作中总结得出，对于1200mm的试验样品标距，试验环境温度升高1℃左右所产生的集中误减荷，一般是连续减荷六次(即120N)以上。由温度引起的误减荷判定及消除由误减荷造成的对应力松弛试验松弛率外推值的影响，是长期以来困扰应力松弛检测领域的难题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供了一种判定由试验环境温度引起的误减荷及消除由误减荷造成对应力松弛试验松弛率外推值的影响的应力松弛试验松弛率外推值修正的方法及系统。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种应力松弛试验松弛率外推值修正的方法，所述方法包括以下步骤：

录入试验参数，对应力松弛试验全程进行自动测控。

实时记录试验样品的应力松弛减荷时间和对应的松弛力累加值及由温度传感器自动获取的试验期间试验环境温度采样记录。

将全部试验数据生成试验数据文件。

结合试验环境温度采样序列及其对应时间，分析应力松弛时间序列，确定出为由试验环境温度波动引起的误减荷。

对于被评判为由试验环境温度波动引起的误减荷，保持其减荷次数不变，按照等比数列关系，将减荷时间重新分配于该组误减荷的前一次减荷和该组误减荷后再次出现减荷之间的时间段上。

按照使所得推算松弛率的相关系数最大化的原则，对重分配的误减荷时间反复作进一步微调，得到最终调整后的应力松弛时间序列。

对于最终调整后的应力松弛时间序列和与之对应的松弛力序列，按标准规定的方法进行1000小时松弛率推算。

输出推算结果，给出试验报告和图表，供用户浏览或打印。

一种应力松弛试验松弛率外推值修正的系统，该系统由系统试验控制单元、系统试验分析单元构成。

系统试验控制单元包括：

自动测控模块，录入试验参数，对试验全程进行自动测控。

数据采集模块，实时记录试验样品的应力松弛减荷时间和对应的松弛力累加值及由温度传感器自动获取的试验期间试验环境温度采样记录。

试验数据生成模块，将全部试验数据按与系统试验分析单元约定格式生成试验数据文件。

系统试验分析单元包括：

误减荷判定模块，结合试验环境温度采样序列及其对应时间，判定出试验进入应力松弛平稳期后出现的短时频繁密集减荷是否为由于试验环境温度波动引起的误减荷；

减荷时间分配模块，对于被评判为由试验环境温度波动引起的误减荷，保持其减荷次数不变，按照等比数列关系，将这些减荷时间重新分配于该组误减荷的前一次减荷和该组误减荷后再次出现减荷之间的时间段上。

误减荷时间微调模块，按照使所得推算松弛率的相关系数最大化的原则，对重分配的误减荷时间反复作进一步微调，得到最终调整后的应力松弛时间序列。

松弛率推算模块，对于最终调整后的应力松弛时间序列和与之对应的松弛力序列，按标准规定的方法进行1000小时松弛率推算。

输出推算结果模块，输出推算结果，给出试验报告和图表，供用户浏览或打印。

本发明实施例采用等比数列比较修正方法，可以在很大程度上消除不同试验时段由试验环境温度波动产生的误减荷对松弛率外推值造成的影响，提高外推计算的置信度，从而解决这一至今困扰应力松弛检测领域的难题。

附图说明

图1是本发明实施例提供的应力松弛试验松弛率外推值修正的方法的实现流程图；

图2是本发明实施例提供的应力松弛试验松弛率外推值修正的系统的结构示意图；

图3是未经过修正的应力松弛试验曲线图；

图4是未经过修正的近似推算的松弛率随时间发展的曲线图；

图5是利用本发明修正的应力松弛试验曲线图；

图6是利用本发明修正的近似推算的松弛率随时间发展的曲线图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

本发明实施例采用等比数列比较修正方法，可以在很大程度上消除由不同试验时段试验环境温度波动产生的误减荷，对1000小时松弛率外推计算值造成的影响，提高外推计算的置信度，从而解决这一至今困扰应力松弛检测领域的难题。

图1示出了本发明实施例提供的应力松弛试验松弛率外推值修正的方法的实现流程图，所述方法包括：

在步骤S101中，录入试验参数，对应力松弛试验全程进行自动测控。

控制对象包括：试验机开启、加载初始试验力、初始试验力保持时间、恒标距保持时间等试验条件的控制计时以及试验结束时间、卸荷、关机的计时控制及试验进行中非正常断电处理。

在步骤S102中，实时记录试验样品的应力松弛减荷时间、对应的松弛力累加值及由温度传感器自动获取的试验期间试验环境温度采样记录。

在步骤S103中，将全部试验数据生成试验数据文件。

在步骤S104中，结合试验环境温度采样序列及其对应时间，分析应力松弛时间序列，确定出为由试验环境温度波动引起的误减荷。

在步骤S105中，对于被评判为由试验环境温度波动引起的误减荷，保持其减荷次数不变，按照等比数列关系，将减荷时间重新分配于该组误减荷的前一次减荷和该组误减荷后再次出现减荷之间的时间段上。

在步骤S104与S105中，是沿应力松弛时间序列顺序进行，直至完成对应力松弛时间序列中所有元素的判定后，执行步骤S106。

在步骤S106中，按照使所得推算松弛率的相关系数最大化的原则，对重分配的误减荷时间反复作进一步微调，得到最终调整后的应力松弛时间序列。

在步骤S107中，对于最终调整后的应力松弛时间序列和与之对应的松弛力序列，按标准规定的方法进行1000小时松弛率推算。

在步骤S108中，输出推算结果，给出试验报告和图表，供用户浏览或打印。

作为本发明的第一实施例，当应力松弛试验进入应力松弛平稳期后，判断是否由试验环境温度波动引起的误减荷的步骤为：

分析应力松弛时间序列，当试验进入应力松弛平稳期后，若出现短时频繁密集减荷，结合试验环境温度采样序列及其对应时间序列，审查与密集减荷时间段对应的试验环境温度是否改变，进而判定是否为由于试验环境温度波动引起的误减荷。

作为本发明的第二实施例，按照等比数列关系，将这些减荷时间重新分配于该组误减荷的前一次减荷和该组误减荷后再次出现减荷之间的时间段上。其中等比数列的公比q的计算式为：

            q＝exp(log(t_j-t_i)/(j-i))

其中，t_i为应力松弛时间序列中的第i个元素，t_j为应力松弛时间序列中的第j个元素。在公式中，第i至j次之间的(不包括首尾端点)减荷已被确定为由试验环境温度波动引起的误减荷，因此需要对应力松弛时间序列中的第i个至第j个之间的误减荷内容按下述公式进行修改，得到重分配的应力松弛时间序列：

                      t_i+1＝t_i+q

                      t_i+2＝t_i+q²

                      ……

                      t_j-1＝t_i+q^j-i-1。

作为本发明的第三实施例，按照使所得推算松弛率的相关系数最大化的原则，对误减荷时间可以采用试错法(trial-and-error method)反复作进一步微调，得到最终调整后的应力松弛时间序列，其步骤为：对按等比数列分配规则重新定位误减荷时间后，再一一进行时间点的微调，并逐一进行1000小时松弛率的外推计算，比较得出的各相关系数，选取使所得相关系数取得最大值的时间点微调方案。

作为本发明的第四实施例，对于最终调整后的应力松弛时间序列和与之对应的松弛力序列，可以采用最小二乘法为核心框架的单对数法和双对数法进行1000小时松弛率推算。

图2示出了本发明实施例提供的应力松弛试验松弛率外推值修正的系统，以下着重叙述与本方案有关的系统其他部分。

本系统是内置于计算机的软件单元或硬件单元或软硬结合单元，可以应用于进行应力松弛试验的检测设备之中。该系统包括由系统试验控制单元21、系统试验分析单元22构成。

系统试验控制单元21包括：

自动测控模块211，录入试验参数，对试验全程进行自动测控。

数据采集模块212，实时记录试验样品的应力松弛减荷时间和对应的松弛力累加值及由温度传感器自动获取的试验期间试验环境温度采样记录。

试验数据生成模块213，将全部试验数据按与系统试验分析单元约定格式生成试验数据文件。

系统试验分析单元22包括；

误减荷判定模块221，结合试验环境温度采样序列及其对应时间，判定出试验进入应力松弛平稳期后出现的短时频繁密集减荷是否为由于试验环境温度波动引起的误减荷；

减荷时间分配模块222，对于被评判为由试验环境温度波动引起的误减荷，保持其减荷次数不变，按照等比数列关系，将这些减荷时间重新分配于该组误减荷的前一次减荷和该组误减荷后再次出现减荷之间的时间段上。

误减荷时间微调模块223，按照使所得推算松弛率的相关系数最大化的原则，对重分配的误减荷时间反复作进一步微调，得到最终调整后的应力松弛时间序列。

松弛率推算模块224，对于最终调整后的应力松弛时间序列和与之对应的松弛力序列，按标准规定的方法进行1000小时松弛率推算。

输出推算结果模块225，输出推算结果，给出试验报告和图表，供用户浏览或打印。

作为本发明的第五实施例，误减荷判定模块包括：

温度时间分析子模块，用于获取试验环境温度采样序列及其对应时间，并且对试验环境温度采样序列及其对应时间进行分析。

误减荷判定子模块，用于判定出试验进入应力松弛平稳期后出现的短时频繁密集减荷是否为由于试验环境温度波动引起的误减荷。

作为本发明的第六实施例，减荷时间分配模块包括：

公比计算子模块，用于等比数列中公比的计算。

减荷时间重新分配子模块，用于将减荷时间重新分配于某组误减荷的前一次减荷和该组误减荷后再次出现减荷之间的时间段上，同时保证该组减荷次数不变。

图3-图6示出了对某试验样品1000小时应力松弛试验所得的数据进行处理得到的结果。

图3和图4是对原始试验数据进行标准推导所得的结果。

图5和图6是利用本发明实施例对原始试验数据进行误减荷修正后，再按标准推导所得的结果。

通过对比各图可知，经过修正后的松弛曲线更光滑，推算松弛率更接近实际值1.96％(图5中的1.988％优于图3中的2.007％)，最小二乘拟合的相关系数更高(图6中的0.999优于图4中的0.990)，可以说明本发明实施例所提供的修正方法的有效性。

本发明实施例采用等比数列比较修正方法，可以在很大程度上消除不同试验时段由试验环境温度波动产生的误减荷对松弛率外推值造成的影响，提高外推计算的置信度，从而解决这一至今困扰应力松弛检测领域的难题。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。