隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，游樂園也成為人們常去的游玩地方。觀覽車屬于大型游樂設(shè)施之一，在游樂園中占有重要地位。近些年，游樂設(shè)施時(shí)常發(fā)生事故，造成重大經(jīng)濟(jì)損失，甚至人身傷亡，所以有必要建立完善的檢測(cè)機(jī)制，確保設(shè)施能夠安全運(yùn)行。

本文主要是介紹了大型游樂設(shè)施動(dòng)態(tài)應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試的過程，以某88米觀覽車為例，為類似結(jié)構(gòu)的測(cè)試提供一定的經(jīng)驗(yàn)。

應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試過程

觀覽車直徑為88米，為桁架鋼索混合型結(jié)構(gòu)，外環(huán)由6個(gè)主桁架支撐，鋼絲繩位于內(nèi)環(huán)和主軸之間，預(yù)緊力為30KN。本次測(cè)試選擇了34號(hào)吊艙所在位置，采用應(yīng)變電測(cè)法完成了滿載和空載條件下關(guān)鍵部位動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試試驗(yàn)。由于鋼絲繩的應(yīng)力測(cè)試比較困難，因此采用了引伸計(jì)測(cè)試其變形長(zhǎng)度，然后換算為應(yīng)變和應(yīng)力。在本文中，均假定鋼絲繩受力與變形為線性關(guān)系。

測(cè)試儀器采用南京聚航科技有限公司的JHDY動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試儀，采樣頻率高達(dá)10KHZ，可完整記錄觀覽車在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變的變化情況。動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀全軟件操作，實(shí)時(shí)顯示和保存數(shù)據(jù)。該儀器體積小巧，便于攜帶，比較適合于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

整個(gè)測(cè)試共布置7個(gè)應(yīng)變測(cè)點(diǎn)和2個(gè)鋼絲繩測(cè)點(diǎn)，主要是為考察幾個(gè)關(guān)鍵部件的強(qiáng)度，根據(jù)各構(gòu)件受力分析，基本確定為單向應(yīng)力狀態(tài)，7個(gè)測(cè)點(diǎn)分別位于內(nèi)環(huán)、外環(huán)及內(nèi)外環(huán)支撐斜桿。

應(yīng)力應(yīng)變測(cè)試結(jié)果

首先對(duì)觀覽車進(jìn)行了滿載條件下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試，在每個(gè)吊艙中加裝沙袋，待沙袋加裝完畢即開始測(cè)試，連續(xù)運(yùn)行4圈記錄應(yīng)變值。并根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)計(jì)算各測(cè)點(diǎn)應(yīng)力值。

每個(gè)吊艙中的沙袋卸裝完畢后，即開始空載條件下工作應(yīng)力的動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試，同樣連續(xù)運(yùn)行4圈記錄應(yīng)變值，并計(jì)算各測(cè)點(diǎn)應(yīng)變值。

為了了解觀覽車在運(yùn)行一周內(nèi)各個(gè)角度下各測(cè)點(diǎn)的應(yīng)力應(yīng)變變化情況，將時(shí)間數(shù)據(jù)按轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為角度數(shù)據(jù)，如圖1和2分別為兩根鋼絲繩在滿載和空載時(shí)0-360度之間的各角度所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，很容易看出其隨著角度的不同，應(yīng)力變化幅度非常大。

測(cè)試結(jié)果分析

斜桿、內(nèi)外環(huán)工作應(yīng)力以及鋼絲繩的變化在觀覽車運(yùn)轉(zhuǎn)過程中呈現(xiàn)良好的周期性，表明該觀覽車總體運(yùn)行狀況良好。

內(nèi)環(huán)應(yīng)力在滿載和空載時(shí)變化不大，在180度位置達(dá)到*大值，整個(gè)過程應(yīng)力幅值約為50MPa，且內(nèi)環(huán)內(nèi)外表面應(yīng)力接近，表明內(nèi)環(huán)受軸向載荷作用，基本沒有彎曲變形。外環(huán)應(yīng)力在滿載和空載時(shí)變化同樣不大，但其在90度和270度分別達(dá)到最小和*大值，整個(gè)周期內(nèi)應(yīng)力幅值約為35MPa。

對(duì)比圖1和圖2可以看出，滿載時(shí)，鋼絲繩的變形在180度和270度兩個(gè)位置發(fā)生抖動(dòng)。一側(cè)的鋼絲繩在滿載時(shí)，*大應(yīng)力幅值達(dá)到400MPa以上，空載時(shí)也達(dá)到了300MPa。而對(duì)角的鋼絲繩變形明顯偏小，只有東南側(cè)的1/3到1/2，說明鋼絲繩受力不是很均勻。

結(jié)論

通過以上的測(cè)試結(jié)果，可以得出以下的結(jié)論；

1. 整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程呈現(xiàn)良好的周期性，說明系統(tǒng)總體運(yùn)行狀況良好。

2. 滿載條件下，構(gòu)件整體工作應(yīng)力水平不高。空載條件下，所測(cè)各構(gòu)件的工作應(yīng)力比滿載時(shí)略低。表明系統(tǒng)的總體強(qiáng)度是足夠的。

3. 鋼絲繩應(yīng)力水平較高，在滿載時(shí)會(huì)發(fā)生兩次明顯的抖動(dòng)，而且對(duì)角的兩根鋼絲繩受力不均，容易導(dǎo)致鋼絲繩在運(yùn)行過程中發(fā)生破壞，所以在日常管理中要加強(qiáng)對(duì)鋼絲繩的檢查。

4. 本次測(cè)試僅涉及到工作應(yīng)力，而系統(tǒng)的安裝應(yīng)力未知，并且安裝應(yīng)力與安裝工藝密切相關(guān)。因此僅根據(jù)目前的測(cè)試數(shù)據(jù)還難以給出構(gòu)件強(qiáng)度安全裕度的總體評(píng)價(jià)。根據(jù)所測(cè)得的約0.2σs的工作應(yīng)力，如果安裝應(yīng)力水平偏高，則有必要考慮由于動(dòng)靜載荷引起的主要構(gòu)件的低周疲勞問題。