本发明专利技术公开了一种模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试验的装置，包括腐蚀试验箱，腐蚀试验箱上设置有检测控制装置；腐蚀试验箱的侧面上设置有可伸缩固定拉杆；可伸缩固定拉杆通过套箍固定于腐蚀试验箱上；可伸缩固定拉杆与疲劳试验机立柱连接固定；腐蚀试验箱内设置有样品架，样品架上设置有吊索试验段。本发明专利技术还提供一种模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试验的方法，本发明专利技术既能进行吊索的臭氧腐蚀试验，又能进行吊索在腐蚀与荷载耦合作用下的腐蚀疲劳试验。本发明专利技术具有试验过程实时可见、价格低廉、结构简单、操作方便的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于环境腐蚀和桥梁结构实验力学的交叉学科
，具体涉及一种模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试验的装置，本专利技术还涉及一种模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试验的方法。
技术介绍
为了跨越大江大海，大跨径悬索桥已建和在建的愈来愈多。吊索的安全是悬索桥安全通行的重要保障。一般认为在吊索上安装减振器能够保证吊索的安全，然而，于2014年4月16日在舟山召开的2009年底通车的西堠门大桥吊索减振技术交流会讨论了该桥吊索减振器的损坏与吊索的碰撞问题，证实了即便安装吊索减振器也不能避免吊索碰撞现象的发生。吊索的碰撞容易产生疲劳问题，同时吊索的使用环境恶劣易发生劣化。国内外已经有多座悬索桥因为吊索的疲劳和腐蚀问题而不得不提前换索，既影响了桥梁的使用又造成了巨大的经济损失。据统计，大约有80%以上的结构破坏是由疲劳破坏造成的，然而，研究表明:在车辆荷载和抖振作用下吊索疲劳满足设计要求的情况下，吊索仍然出现了不能正常使用的问题，因此吊索的损伤破坏，腐蚀疲劳是主要原因。 2013年8月15日在青岛召开的中美高新技术产业与资本高端对话中，中国海洋防腐与防护领域的权威专家侯保荣院士指出:我国海洋腐蚀一年损失1.6万亿，占到全国GDP的3%，腐蚀严重地阻碍了社会的发展。骑跨式吊索大多处于海洋大气环境中，一方面要承受振动荷载作用而发生的疲劳问题，另一方面又要承受海洋大气的腐蚀作用而发生腐蚀损伤问题。腐蚀会降低材料的疲劳强度和加快疲劳裂纹扩展，而疲劳裂纹的扩展则加速了腐蚀的发生及发展。疲劳和腐蚀协同作用、相互耦合、互相促进，构成了结构的腐蚀疲劳问题。吊索的腐蚀疲劳问题才是吊索损坏的根本原因，因此，研究骑跨式吊索腐蚀疲劳性能具有重要意义，且是确保大跨径悬索桥安全使用的有力保证。 近来，处于海洋大气区的吊索发生腐蚀的现象非常普遍，吊索腐蚀破坏会造成缆索桥梁的倒塌或者严重损害。为了防止吊索的腐蚀，许多桥梁都对吊索进行了防护。尽管如此，很多缆索桥梁由于吊索的腐蚀问题，过早地更换吊索，增加了维护成本。海洋大气环境中，能够腐蚀吊索的成分很多，比如:氯离子、二氧化硫、酸、臭氧、自由基和紫外线等，吊索长期暴露在潮湿的空气中，还有各种腐蚀性气体、离子的协同作用，均会导致吊索的腐蚀和破坏。 根据2012年修订的环境空气质量标准，将臭氧一级一小时浓度限值提高到200ug/m3，但是在一些沿海地区，如杭州、福建、珠江三角区、上海等地区，仍然出现臭氧浓度超过200 μ g/m3的污染天气。因汽车和石油化工排放氮氧化物NOx和挥发性有机物VOCs等臭氧前体污染物引起的光化学污染，其特征污染物为臭氧O3等强氧化剂，光化学烟雾具有很强的氧化性。随着大气中臭氧前体物排放量增加，臭氧量生成量也增加，研究臭氧对结构的腐蚀影响是很有必要的。 以往的研究都以金属片为主，研究方向多为盐粒腐蚀试验和二氧化硫腐蚀试验，研究臭氧腐蚀较少，且以实际工程中的吊索钢丝绳为研究对象来考察实际应用中钢结构的腐蚀更为少见，鲜有臭氧腐蚀疲劳同步试验装置。 现有的用于臭氧腐蚀试验用的试验箱，箱体内臭氧的浓度不可控，不可调节，整个试验过程只能设定一个试验臭氧浓度，并且试验箱内的温度、湿度同样为不可调节，随着试验过程的进行，试验箱内的温度及湿度会有不同程度的变化，该变化无法确定，做不到恒温恒湿的试验环境，而且，现有的试验箱为不透明的金属试验箱，体积大，重量重，价格昂贵，不透明，无法实时观察试验箱内样品的腐蚀程度和腐蚀过程，且功能单一，只能进行臭氧腐蚀试验，不能够同时进行臭氧腐蚀试验和臭氧环境下的疲劳试验。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试验的装置，解决了现有技术中存在的缺乏既能模拟臭氧大气环境对吊索的腐蚀，又能同时对腐蚀中吊索进行疲劳试验的问题。 本专利技术的另一个目的是提供一种模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试验的方法 本专利技术所采用的第一技术方案是，一种模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试验的装置，包括腐蚀试验箱，腐蚀试验箱上设置有检测控制装置；腐蚀试验箱的侧面上设置有可伸缩固定拉杆；可伸缩固定拉杆通过套箍固定于腐蚀试验箱上；可伸缩固定拉杆与疲劳试验机立柱连接固定；腐蚀试验箱内设置有样品架，样品架上设置有吊索试验段。 本专利技术的特点还在于， 检测控制装置包括电源，电源分别通过导线连接有温度控制器、加湿器和时间控制器，温度控制器依次通过导线连接有温度探测器和加热器，加热器和温度探测器设置于腐蚀试验箱上；加湿器通过导线依次连接有湿度控制器和湿度探测器；湿度探测器设置于腐蚀试验箱上；加湿器通过加湿管与腐蚀试验箱相连通；时间控制器通过导线连接有臭氧发生装置，臭氧发生装置通过臭氧输送管与腐蚀试验箱相连通；腐蚀试验箱上还连接有臭氧浓度检测管。 腐蚀试验箱为中空的耐高温有机玻璃透明箱体，腐蚀试验箱的相对的两侧面上设置有变直径圆形透孔，变直径圆形透孔内设置有带夹子的可扩张柔性圆管，腐蚀试验箱一侧设置有可拆卸的门。 样品架包括支架及托盘；支架为中空的长方体支架，支架的顶面设置有“V”形槽；钢丝绳吊索试验段放置在“V”形槽内；吊索试验段两端分别从腐蚀试验箱两侧可扩张柔性圆管内穿过与疲劳试验机相连接。 托盘为聚四氟乙烯托盘；支架为耐腐蚀耐氧化塑料支架。 本专利技术所采用的第二技术方案是，一种模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试验的方法，具体按照以下步骤实施: 步骤1、针对疲劳试验机的尺寸，定做腐蚀试验箱； 步骤2、紧贴腐蚀试验箱，固定两个铁制套箍，每个铁制套箍两侧各连接两根可伸缩固定拉杆，可伸缩固定拉杆与疲劳试验机的立柱连接固定； 步骤3、在腐蚀试验箱外，将臭氧输送管与腐蚀试验箱相连接，将臭氧输送管的另一端依次与臭氧发生装置、时间控制器和电源相连接；接通电源，用臭氧浓度检测管检测臭氧浓度，并根据臭氧浓度测试结果，参考臭氧的半衰期，调节时间控制器参数； 步骤4、在腐蚀试验箱外，将加湿器通过加湿管与腐蚀试验箱相连通，加湿器还通过导线依次与湿度控制器和湿度探测器相连接；并接通电源； 步骤5、在腐蚀试验箱内，放置依次连接的加热器和温度探测器，温度探测器通过腐蚀试验箱上小孔，与腐蚀试验箱外的温度控制器相连，并将温度控制器接通电源； 步骤6、当进行吊索臭氧腐蚀试验时，在腐蚀试验箱内，将吊索试验段放置在样品架的“V”形槽上；进行吊索臭氧腐蚀试验； 当进行腐蚀疲劳耦合试验时，将吊索试验段两端分别从腐蚀试验箱两侧可扩张柔性圆管内穿过，连接疲劳试验机；进行腐蚀疲劳耦合试验； 步骤7、打开电源，并将腐蚀试验箱内的温度、湿度和臭氧浓度调节到吊索臭氧腐蚀或者腐蚀疲劳耦合的试验状态； 步骤8、进行吊索臭氧腐蚀试验，即实现对吊索试验段腐蚀状况的实时观察；如果进行腐蚀疲劳耦合试验，上述步骤完成后开动疲劳试验机，进行臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳稱合试验； 步骤9、试验结束后，在保证腐蚀试验箱密闭的情况下，将其从疲劳试验机上完整卸下，置于实验室通风橱中，释放腐蚀试验箱中臭氧。 本专利技术的有益效果是:在同一试验装置上实现臭氧大气环境的吊索腐蚀与疲劳共同作用；用耐高温有机玻璃材质制造的腐蚀试验箱，能够在试验整个过程中，随时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试验的装置，其特征在于，包括腐蚀试验箱(2)，所述腐蚀试验箱(2)上设置有检测控制装置；所述腐蚀试验箱(2)的侧面上设置有可伸缩固定拉杆(23)；所述可伸缩固定拉杆(23)通过套箍(22)固定于腐蚀试验箱(2)上；可伸缩固定拉杆(23)与疲劳试验机(1)立柱(25)连接固定；所述的腐蚀试验箱(2)内设置有样品架(3)，所述样品架(3)上设置有吊索试验段(4)。
【技术特征摘要】
1.一种模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试验的装置，其特征在于，包括腐蚀试验箱(2)，所述腐蚀试验箱(2)上设置有检测控制装置；所述腐蚀试验箱(2)的侧面上设置有可伸缩固定拉杆(23);所述可伸缩固定拉杆(23)通过套箍(22)固定于腐蚀试验箱(2)上；可伸缩固定拉杆(23)与疲劳试验机(I)立柱(25)连接固定；所述的腐蚀试验箱(2)内设置有样品架(3)，所述样品架(3)上设置有吊索试验段(4)。2.根据权利要求1所述的模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试验的装置，其特征在于，所述检测控制装置包括电源(16)，所述电源(16)分别通过导线连接有温度控制器(8)、加湿器(11)和时间控制器(13)，所述温度控制器⑶依次通过导线连接有温度探测器(5)和加热器(9)，所述加热器(9)和温度探测器(5)设置于腐蚀试验箱(2)内；所述加湿器(11)通过导线依次连接有湿度控制器(10)和湿度探测器￠);所述湿度探测器(6)设置于腐蚀试验箱⑵内；所述加湿器(11)通过加湿管(12)与腐蚀试验箱(2)相连通；所述时间控制器(13)通过导线连接有臭氧发生装置(14)，所述臭氧发生装置(14)通过臭氧输送管(15)与腐蚀试验箱(2)相连通；所述腐蚀试验箱(2)上还连接有臭氧浓度检测管(7)。3.根据权利要求1所述的模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试验的装置，其特征在于，所述腐蚀试验箱(2)为中空的耐高温有机玻璃透明箱体，所述的腐蚀试验箱(2)的相对的两侧面上设置有变直径圆形透孔(17)，变直径圆形透孔(17)内设置有带夹子的可扩张柔性圆管(18)，所述的腐蚀试验箱(2) —侧设置有可拆卸的门(24)。4.根据权利要求1所述的模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试验的装置，其特征在于，所述样品架(3)包括支架(19)及托盘(20);所述支架(19)为中空的长方体支架，所述支架(19)的顶面设置有“V”形槽(21);钢丝绳吊索试验段(4)放置在“V”形槽(21)内；所述吊索试验段(4)两端分别从腐蚀试验箱两侧可扩张柔性圆管(18)内穿过与疲劳试验机⑴相连接。5.根据权利要求4所述的模拟臭氧大气环境的吊索腐蚀疲劳耦合试...
【专利技术属性】
技术研发人员：姜楠，李胜利，王爱领，贾承辉，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南;41
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