隨著我國經(jīng)濟的發(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)施時常發(fā)生事故，造成重大經(jīng)濟損失，甚至人身傷亡，所以有必要建立完善的檢測機制，確保設(shè)施能夠安全運行。

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

應(yīng)力應(yīng)變測試過程

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。本次測試選擇了34號吊艙所在位置，采用應(yīng)變電測法完成了滿載和空載條件下關(guān)鍵部位動態(tài)應(yīng)變測試試驗。由于鋼絲繩的應(yīng)力測試比較困難，因此采用了引伸計測試其變形長度，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。

測試儀器采用南京聚航科技有限公司的JHDY動態(tài)應(yīng)變測試儀，采樣頻率高達10KHZ，可完整記錄觀覽車在運轉(zhuǎn)過程中各測點應(yīng)變的變化情況。動態(tài)應(yīng)變儀全軟件操作，實時顯示和保存數(shù)據(jù)。該儀器體積小巧，便于攜帶，比較適合于現(xiàn)場測試。

整個測試共布置7個應(yīng)變測點和2個鋼絲繩測點，主要是為考察幾個關(guān)鍵部件的強度，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個測點分別位于內(nèi)環(huán)、外環(huán)及內(nèi)外環(huán)支撐斜桿。

應(yīng)力應(yīng)變測試結(jié)果

首先對觀覽車進行了滿載條件下的動態(tài)應(yīng)變測試，在每個吊艙中加裝沙袋，待沙袋加裝完畢即開始測試，連續(xù)運行4圈記錄應(yīng)變值。并根據(jù)測試數(shù)據(jù)計算各測點應(yīng)力值。

每個吊艙中的沙袋卸裝完畢后，即開始空載條件下工作應(yīng)力的動態(tài)應(yīng)變測試，同樣連續(xù)運行4圈記錄應(yīng)變值，并計算各測點應(yīng)變值。

為了了解觀覽車在運行一周內(nèi)各個角度下各測點的應(yīng)力應(yīng)變變化情況，將時間數(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0-360度之間的各角度所對應(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轉(zhuǎn)過程中呈現(xiàn)良好的周期性，表明該觀覽車總體運行狀況良好。

內(nèi)環(huán)應(yīng)力在滿載和空載時變化不大，在180度位置達到*大值，整個過程應(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)力在滿載和空載時變化同樣不大，但其在90度和270度分別達到最小和*大值，整個周期內(nèi)應(yīng)力幅值約為35MPa。

對比圖1和圖2可以看出，滿載時，鋼絲繩的變形在180度和270度兩個位置發(fā)生抖動。一側(cè)的鋼絲繩在滿載時，*大應(yīng)力幅值達到400MPa以上，空載時也達到了300MPa。而對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

通過以上的測試結(jié)果，可以得出以下的結(jié)論；

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

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，所測各構(gòu)件的工作應(yīng)力比滿載時略低。表明系統(tǒng)的總體強度是足夠的。

3. 鋼絲繩應(yīng)力水平較高，在滿載時會發(fā)生兩次明顯的抖動，而且對角的兩根鋼絲繩受力不均，容易導致鋼絲繩在運行過程中發(fā)生破壞，所以在日常管理中要加強對鋼絲繩的檢查。

4. 本次測試僅涉及到工作應(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)目前的測試數(shù)據(jù)還難以給出構(gòu)件強度安全裕度的總體評價。根據(jù)所測得的約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靜載荷引起的主要構(gòu)件的低周疲勞問題。