基于磁納米熱圖像的輪胎與路面間接觸應(yīng)力測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明應(yīng)用于道路應(yīng)力測(cè)試領(lǐng)域，涉及一種新的應(yīng)力測(cè)試裝置，特別適用于輪 胎-路面接觸表面應(yīng)力分布的測(cè)試。
【背景技術(shù)】
[0002] 交通運(yùn)輸業(yè)是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，交通載 荷突出表現(xiàn)為交通量大，汽車載重增加，車速加快等特點(diǎn)，對(duì)路面結(jié)構(gòu)安全性、耐久性、經(jīng)濟(jì) 性等方面也提出了更高的要求。瀝青路面設(shè)計(jì)荷載采用的是雙圓垂直均勻分布的靜荷載作 為結(jié)構(gòu)的外力荷載，路面設(shè)計(jì)運(yùn)行狀況與路面實(shí)際運(yùn)行狀況有很大差別，使得對(duì)道路實(shí)際 的受力分布測(cè)試需求十分緊急。
[0003] 傳統(tǒng)的輪胎接地壓力測(cè)量方法包括壓力板法、壓敏膜法、壓力傳感器法和光吸收 法。這些測(cè)試方法或者準(zhǔn)確度低，或者無(wú)法測(cè)試行駛狀態(tài)下的輪胎接地壓力，或者只能測(cè)試 垂直地面的力，無(wú)法測(cè)試三向力，或者無(wú)法獲得輪胎的接地印痕，而且多數(shù)方法兼具上述問(wèn) 題中的兩到三個(gè)，而且上述方法均無(wú)法直接反映輪胎與地面接觸的應(yīng)力分布情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明為解決輪胎-路面接觸面接觸應(yīng)力測(cè)試這一技術(shù)問(wèn)題，提出一種基于磁納 米熱圖像的輪胎與路面間接觸應(yīng)力測(cè)試裝置，適用于胎-路接觸面應(yīng)力的動(dòng)態(tài)測(cè)試，測(cè)試 結(jié)果更加準(zhǔn)確。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0006] 一種基于磁納米熱圖像的輪胎與路面間接觸應(yīng)力測(cè)試裝置，包括應(yīng)力感應(yīng)板、外 磁場(chǎng)激勵(lì)系統(tǒng)和感應(yīng)磁場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)；應(yīng)力感應(yīng)板為非鐵磁性金屬材料制成的均勻矩形薄 板；其特征在于，在應(yīng)力感應(yīng)板上表面設(shè)置有具有超順磁性的磁納米顆粒層；外磁場(chǎng)激勵(lì) 系統(tǒng)由兩個(gè)豎直方向平行間隔設(shè)置的圓形亥姆霍茲線圈以及與亥姆霍茲線圈配套的控制 電路系統(tǒng)組成，兩個(gè)亥姆霍茲線圈之間水平設(shè)置所述應(yīng)力感應(yīng)板，應(yīng)力感應(yīng)板所在矩形薄 板水平面與各亥姆霍茲線圈所在豎直方向平面垂直；其特征在于：亥姆霍茲線圈的半徑等 于應(yīng)力感應(yīng)板所在矩形薄板長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度；感應(yīng)磁場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)由一組磁阻傳感器及相應(yīng)控制 電路組成，磁阻傳感器置3于應(yīng)力感應(yīng)板下表面，在磁納米顆粒層的對(duì)應(yīng)位置放置。
[0007] 上述技術(shù)方案中，磁納米顆粒層在應(yīng)力感應(yīng)板上表面上呈非連續(xù)的矩陣分布。
[0008] 上述技術(shù)方案中，應(yīng)力感應(yīng)板為鋁合金板；在鋁合金板上表面焊接或粘敷有具有 超順特性的磁納米顆粒層。
[0009] 上述技術(shù)方案中，應(yīng)力感應(yīng)板放置在兩個(gè)亥姆霍茲線圈的水平直徑位置。
[0010] 上述技術(shù)方案中，該輪胎與路面間接觸應(yīng)力測(cè)試裝置的應(yīng)力檢測(cè)過(guò)程如下：
[0011] 第一步，當(dāng)車輛通過(guò)測(cè)試裝置時(shí)，由車輛通過(guò)輪胎對(duì)應(yīng)力感應(yīng)板施加向下的外力， 感應(yīng)板的內(nèi)部以及感應(yīng)板與輪胎接觸面上均產(chǎn)生非均勻分布的應(yīng)力；根據(jù)金屬材料的熱彈 效應(yīng)，應(yīng)力感應(yīng)板的應(yīng)力變化會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力感應(yīng)板的溫度分布變化；而該溫度分布變化同時(shí) 傳遞到磁納米顆粒層上；
[0012] 在車輛通過(guò)測(cè)試裝置的同時(shí)，通過(guò)控制電路系統(tǒng)使亥姆霍茲線圈產(chǎn)生恒定或交變 磁場(chǎng)，從而在應(yīng)力感應(yīng)板上固定的磁納米顆粒層中產(chǎn)生外激勵(lì)場(chǎng)；同時(shí)，利用磁阻傳感器捕 獲車輛通過(guò)應(yīng)力感應(yīng)板時(shí)該磁納米顆粒層上的磁化強(qiáng)度變化；
[0013] 第二步，磁阻傳感器捕獲的磁化強(qiáng)度變化結(jié)果傳回控制器，由控制器計(jì)算對(duì)應(yīng)位 置磁納米顆粒層的磁化率，并根據(jù)朗之萬(wàn)定律，自動(dòng)計(jì)算獲取磁納米顆粒層對(duì)應(yīng)的應(yīng)力感 應(yīng)板的溫度分布；
[0014] 第三步，由第二步獲得的溫度分布，控制器根據(jù)金屬熱彈效應(yīng)關(guān)系計(jì)算得到應(yīng)力 感應(yīng)板上的應(yīng)力分布。
[0015] 具體檢測(cè)原理如下：當(dāng)汽車載荷通過(guò)輪胎施加到應(yīng)力感應(yīng)板上時(shí)，感應(yīng)板上會(huì)產(chǎn) 生相應(yīng)的應(yīng)力分布。根據(jù)金屬材料的熱彈效應(yīng)，感應(yīng)板上的應(yīng)力變化會(huì)導(dǎo)致感應(yīng)板上的溫 度分布發(fā)生變化，應(yīng)力變化量和溫度的關(guān)系可以表示為：
[0016]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于磁納米熱圖像的輪胎與路面間接觸應(yīng)力測(cè)試裝置，包括應(yīng)力感應(yīng)板、外磁 場(chǎng)激勵(lì)系統(tǒng)和感應(yīng)磁場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)；應(yīng)力感應(yīng)板為非鐵磁性金屬材料制成的均勻矩形薄板； 其特征在于：在應(yīng)力感應(yīng)板上表面設(shè)置有具有超順磁性的磁納米顆粒層；外磁場(chǎng)激勵(lì)系統(tǒng) 由兩個(gè)豎直方向平行間隔設(shè)置的圓形亥姆霍茲線圈以及與亥姆霍茲線圈配套的控制電路 系統(tǒng)組成，兩個(gè)亥姆霍茲線圈之間水平設(shè)置所述應(yīng)力感應(yīng)板，應(yīng)力感應(yīng)板所在矩形薄板水 平面與各亥姆霍茲線圈所在豎直方向平面垂直；其特征在于：亥姆霍茲線圈的半徑等于應(yīng) 力感應(yīng)板所在矩形薄板長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度；感應(yīng)磁場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)由一組磁阻傳感器及相應(yīng)控制電路 組成，磁阻傳感器置于應(yīng)力感應(yīng)板下表面，在磁納米顆粒層的對(duì)應(yīng)位置放置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁納米熱圖像的輪胎與路面間接觸應(yīng)力測(cè)試裝置，其特 征在于：磁納米顆粒層在應(yīng)力感應(yīng)板上表面上呈非連續(xù)的矩陣分布。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于磁納米熱圖像的輪胎與路面間接觸應(yīng)力測(cè)試裝置， 其特征在于：應(yīng)力感應(yīng)板為鋁合金板；在鋁合金板上表面焊接或粘敷有具有超順特性的磁 納米顆粒層。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁納米熱圖像的輪胎與路面間接觸應(yīng)力測(cè)試裝置，其特 征在于：應(yīng)力感應(yīng)板放置在兩個(gè)亥姆霍茲線圈的水平直徑位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于磁納米熱圖像的輪胎與路面間接觸應(yīng)力測(cè)試裝置，其特 征在于：該裝置的應(yīng)力檢測(cè)過(guò)程如下： 第一步，當(dāng)車輛通過(guò)測(cè)試裝置時(shí)，由車輛通過(guò)輪胎對(duì)應(yīng)力感應(yīng)板施加向下的外力，感應(yīng) 板的內(nèi)部以及感應(yīng)板與輪胎接觸面上均產(chǎn)生非均勻分布的應(yīng)力；根據(jù)金屬材料的熱彈效 應(yīng)，應(yīng)力感應(yīng)板的應(yīng)力變化會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力感應(yīng)板的溫度分布變化；而該溫度分布變化同時(shí)傳 遞到磁納米顆粒層上； 在車輛通過(guò)測(cè)試裝置的同時(shí)，通過(guò)控制電路系統(tǒng)使亥姆霍茲線圈產(chǎn)生恒定或交變磁 場(chǎng)，從而在應(yīng)力感應(yīng)板上固定的磁納米顆粒層中產(chǎn)生外激勵(lì)場(chǎng)；同時(shí)，利用磁阻傳感器捕獲 車輛通過(guò)應(yīng)力感應(yīng)板時(shí)該磁納米顆粒上的磁化強(qiáng)度變化； 第二步，磁阻傳感器捕獲的磁化強(qiáng)度變化結(jié)果傳回控制器，由控制器計(jì)算對(duì)應(yīng)位置磁 納米顆粒層的磁化率，并根據(jù)朗之萬(wàn)定律，自動(dòng)計(jì)算獲取對(duì)應(yīng)的應(yīng)力感應(yīng)板的溫度分布； 第三步，由第二步獲得的溫度分布，控制器根據(jù)金屬熱彈效應(yīng)關(guān)系計(jì)算得到應(yīng)力感應(yīng) 板上的應(yīng)力分布。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于磁納米熱圖像的輪胎與路面間接觸應(yīng)力測(cè)試裝置。用于道路應(yīng)力測(cè)試領(lǐng)域。本裝置包括應(yīng)力感應(yīng)板、外磁場(chǎng)激勵(lì)系統(tǒng)和感應(yīng)磁場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)。其中應(yīng)力感應(yīng)板由非鐵磁性的金屬材料制成，呈矩形板狀，板的上表面焊接或粘敷有具有超順磁性的磁納米顆粒；外磁場(chǎng)激勵(lì)系統(tǒng)對(duì)感應(yīng)板施加恒定或交變磁場(chǎng)，感應(yīng)磁場(chǎng)測(cè)試系統(tǒng)測(cè)量外磁場(chǎng)激勵(lì)下的磁納米顆粒的磁化強(qiáng)度。相對(duì)于傳統(tǒng)的輪胎接地壓力測(cè)量方法和裝置，本發(fā)明的裝置能夠測(cè)試行駛狀態(tài)下的輪胎接地壓力，并直接反映輪胎與地面接觸的應(yīng)力分布情況，準(zhǔn)確度高。
【IPC分類】G01L1-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104764546
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510204972
【發(fā)明人】周興林, 陳華, 趙顯新, 鄒蘭林, 謝旭飛
【申請(qǐng)人】武漢科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年4月27日