大型观览车动态应力应变测试试验

随着我国经济的发展和人民生活水平的提高，游乐园也成为人们常去的游玩地方。观览车属于大型游乐设施之一，在游乐园中占有重要地位。近些年，游乐设施时常发生事故，造成重大经济损失，甚至人身伤亡，所以有必要建立完善的检测机制，确保设施能够安全运行。

本文主要是介绍了大型游乐设施动态应力应变测试的过程，以某88米观览车为例，为类似结构的测试提供一定的经验。

应力应变测试过程

观览车直径为88米，为桁架钢索混合型结构，外环由6个主桁架支撑，钢丝绳位于内环和主轴之间，预紧力为30KN。本次测试选择了34号吊舱所在位置，采用应变电测法完成了满载和空载条件下关键部位动态应变测试试验。由于钢丝绳的应力测试比较困难，因此采用了引伸计测试其变形长度，然后换算为应变和应力。在本文中，均假定钢丝绳受力与变形为线性关系。

测试仪器采用南京聚航科技有限公司的JHDY动态应变测试仪，采样频率高达10KHZ，可完整记录观览车在运转过程中各测点应变的变化情况。动态应变仪全软件操作，实时显示和保存数据。该仪器体积小巧，便于携带，比较适合于现场测试。

整个测试共布置7个应变测点和2个钢丝绳测点，主要是为考察几个关键部件的强度，根据各构件受力分析，基本确定为单向应力状态，7个测点分别位于内环、外环及内外环支撑斜杆。

应力应变测试结果

首先对观览车进行了满载条件下的动态应变测试，在每个吊舱中加装沙袋，待沙袋加装完毕即开始测试，连续运行4圈记录应变值。并根据测试数据计算各测点应力值。

每个吊舱中的沙袋卸装完毕后，即开始空载条件下工作应力的动态应变测试，同样连续运行4圈记录应变值，并计算各测点应变值。

为了了解观览车在运行一周内各个角度下各测点的应力应变变化情况，将时间数据按转速转换为角度数据，如图1和2分别为两根钢丝绳在满载和空载时0-360度之间的各角度所对应的应力。根据这些数据，很容易看出其随着角度的不同，应力变化幅度非常大。

测试结果分析

斜杆、内外环工作应力以及钢丝绳的变化在观览车运转过程中呈现良好的周期性，表明该观览车总体运行状况良好。

内环应力在满载和空载时变化不大，在180度位置达到最大值，整个过程应力幅值约为50MPa，且内环内外表面应力接近，表明内环受轴向载荷作用，基本没有弯曲变形。外环应力在满载和空载时变化同样不大，但其在90度和270度分别达到最小和最大值，整个周期内应力幅值约为35MPa。

对比图1和图2可以看出，满载时，钢丝绳的变形在180度和270度两个位置发生抖动。一侧的钢丝绳在满载时，最大应力幅值达到400MPa以上，空载时也达到了300MPa。而对角的钢丝绳变形明显偏小，只有东南侧的1/3到1/2，说明钢丝绳受力不是很均匀。

结论

通过以上的测试结果，可以得出以下的结论；

1. 整个系统在运行过程呈现良好的周期性，说明系统总体运行状况良好。

2. 满载条件下，构件整体工作应力水平不高。空载条件下，所测各构件的工作应力比满载时略低。表明系统的总体强度是足够的。

3. 钢丝绳应力水平较高，在满载时会发生两次明显的抖动，而且对角的两根钢丝绳受力不均，容易导致钢丝绳在运行过程中发生破坏，所以在日常管理中要加强对钢丝绳的检查。

4. 本次测试仅涉及到工作应力，而系统的安装应力未知，并且安装应力与安装工艺密切相关。因此仅根据目前的测试数据还难以给出构件强度安全裕度的总体评价。根据所测得的约0.2σs的工作应力，如果安装应力水平偏高，则有必要考虑由于动静载荷引起的主要构件的低周疲劳问题。