陳彥恒+張超平+朱永超

摘要： 鋼筋原材和鋼筋閃光對焊在試驗檢測中需要進(jìn)行抗彎試驗，目前常用的角度量測方法為目測，為此不可避免產(chǎn)生一些誤差。為此本文根據(jù)《金屬材料彎曲試驗法》GB/T232-2010相關(guān)規(guī)定編制了試驗壓頭行程與角度關(guān)系的應(yīng)用程序，提高了試驗檢測的嚴(yán)肅性和準(zhǔn)確度。

Abstract： In the test， the steel raw materials and reinforced flash butt welding requires bending test. In the current， the most commonly used method is visual measurement， so it may inevitably produce some errors. So this paper developed a application program for the relationship between the head displacement and angular according to the relevant provisions in "Metallic Materials Bending Test Method" GB/T232-2010， which improved the seriousness and accuracy of test.

關(guān)鍵詞： 彎曲試驗；壓頭行程；鋼筋原材；鋼筋閃光對焊

Key words： bending test；head displacement；steel raw materials；reinforced flash butt welding

中圖分類號：TG115 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）22-0025-03

0 引言

按照國標(biāo)要求鋼筋原材和鋼筋閃光對焊在試驗檢測中需對鋼筋原材進(jìn)行180°抗彎試驗，對鋼筋閃光對焊焊縫進(jìn)行90°抗彎試驗，在檢測中心現(xiàn)行的試驗中都是由現(xiàn)場試驗人員通過肉眼觀察判斷其彎曲角度，難免產(chǎn)生一些誤差，誤差雖然對試驗結(jié)果的影響不大，但對試驗檢測結(jié)果的嚴(yán)肅性卻大打了折扣。為此本文參考《金屬材料彎曲試驗法》GB/T232-2010相關(guān)規(guī)定，通過反復(fù)試驗修改后編寫了一個應(yīng)用程序，根據(jù)原材或閃光對焊，選擇需要彎曲的角度，即可得出彎曲壓頭需要移動的距離。這樣在試驗中只需在電腦上觀察彎曲壓頭的移動距離（變形量）就可知道鋼筋的彎曲角度，使鋼筋彎曲試驗既準(zhǔn)確又方便，目前已在中鐵七局工程質(zhì)量試驗檢測中心得到了應(yīng)用。

1 彎曲試驗的試驗裝置及工作原理

彎曲試驗是以圓形、方形、矩形或多邊形橫截面試樣在彎曲裝置上經(jīng)受彎曲塑性變形，不改變加力方向，直至達(dá)到規(guī)定的彎曲角度。彎曲試驗時，試樣兩臂的軸線保持在垂直于彎曲軸的平面內(nèi)。如為彎曲180°角的彎曲試驗，按照相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求，可以將試樣彎曲至兩臂直接接觸或兩臂相互平行且相距規(guī)定距離，可使用墊塊控制規(guī)定距離。

試驗設(shè)備：

①一般要求：彎曲試驗常采用的試驗方法之一是在配有兩個支輥和一個彎曲壓頭的支輥式彎曲裝置（圖1、2）的試驗機(jī)或壓力機(jī)上完成。

②支輥式彎曲裝置：1）支輥長度和彎曲壓頭的寬度應(yīng)大于試樣寬度或直徑（見圖1、2）。彎曲壓頭的直徑由產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，支輥和彎曲壓頭應(yīng)具有足夠的硬度。2）除非另有規(guī)定，支棍間距離應(yīng)按照式（1）確定：

l=（D+3a）±■ （1）

此距離在試驗期間應(yīng)保持不變。

注：此距離在試驗前期保持不變，對于180°彎曲試樣此距離會發(fā)生變化。

2 通過測量彎曲壓頭位移測定彎曲角度的方法原理

金屬材料彎曲試驗方法（GB/T 232-2010）規(guī)定了試樣在壓力作用下彎曲角度α的測定方法。由于直接測量彎曲角度α比較困難，因此，推薦使用通過測量彎曲壓頭位移f計算彎曲角度α的方法。試樣在力的作用下彎曲角度α的方法。試樣在力的作用下彎曲角度α由彎曲壓頭的位移來確定，其參考值見圖3。

計算公式如下：

sin■=■ （2）

cos■=■ （3）

W=■ （4）

c=25+a+■ （5）

a——試樣厚度或直徑（或多邊形橫截面內(nèi)切圓直徑），mm；

b——試樣寬度，（mm）；

L——試樣長度，（mm）；

l——支輥間距離，（mm）；

D——彎曲壓頭直徑，（mm）；

α——彎曲角度，（°）；

r——試樣彎曲后的彎曲半徑；

f——彎曲壓頭的移動距離；

c——試驗前支輥中心軸所在水平面與彎曲壓頭中心軸所在水平面之間的間距；

p——試驗后支輥中心軸所在垂直面與彎曲壓頭中心軸所在垂直面之間的間距。

3 程序編制

通過參照彎曲壓頭位移測定彎曲角度的方法原理，采用VB語言在VB6.0的編譯環(huán)境下編制了本文的應(yīng)用程序。

3.1 程序運行 根據(jù)試驗的材料選定鋼筋直徑，便可計算支輥式彎曲試驗的壓頭直徑和支輥半間距；然后輸入彎曲所需角度，點擊計算便可得出壓頭位移。程序運行界面見圖4。

3.2 程序代碼

3.2.1 壓頭直徑和支輥半間距的計算 本部分主要進(jìn)行數(shù)據(jù)的定義。根據(jù)鋼筋原材、鋼筋閃光對焊鋼筋直徑的不同選擇，計算壓頭直徑和支輥半間距。

Option Explicit

Dim a As Integer

Dim D As Integer

Dim P As Integerendprint

Dim hfl As Integer '定義支輥一半間距

Dim arfa As Double

Dim gc As String

Private Sub Combo1_click（）

gc = Combo1.Text

Select Case gc

'***********************

'HPB

'***********************

Case "原材HPB？準(zhǔn)6"

D = 6

hfl = （D + 6 * 3） / 2

……

Case Else

MsgBox "輸入錯誤"

End Select

P = hfl + 25

Text2.Text = D

Text6.Text = hfl

End Sub

3.2.2 壓頭位移計算 本部分代碼主要的功能是根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)及選擇的彎曲角度計算壓頭的位移行程。

Private Sub Command1_Click（）

'******************************

Dim arfa1 As Double '轉(zhuǎn)化后的弧度值

Dim sarfa As Double '為sinα/2

Dim carfa As Double '為cosα/2

Dim f As Double

Dim w As Double '為中間計算參數(shù)

Dim c As Double '為中間計算參數(shù)

Dim B1 As Double '中間計算式

Dim B2 As Double '中間計算式

Dim C1 As Double '比較值

Dim C2 As Double '比較值

Dim D1 As Double '計算結(jié)果值

Dim D2 As Double '計算結(jié)果值

'******************************

arfa = Text4.Text

If arfa >= 175 Then

arfa = 175

End If

'******************************

D = Text2.Text '可以人工修改

hfl = Text6.Text '可以人工修改

P = hfl + 25

arfa1 = arfa / 180 * 3.1415926

sarfa = Sin（0.5 * arfa1）

carfa = Cos（0.5 * arfa1）

c = 25 + a + D / 2

For f = 0 To 1000 Step 0.001

w = （P ^ 2 + （f - c） ^ 2 - c ^ 2） ^ （0.5）

B1 = （P * c+ w * （f -c）） / （P ^ 2+（f-c） ^ 2）

C1 = B1 - sarfa

If Abs（C1） < 0.00001 Then

D1 = f

Exit For

End If

Next

'******************************

For f = 0 To 1000 Step 0.001

w = （P ^ 2 + （f - c） ^ 2 - c ^ 2） ^ （0.5）

B2 = （w * P - c * （f - c）） / （P ^ 2 + （f - c） ^ 2）

C2 = B2 - carfa

If Abs（C2） < 0.00001 Then

D2 = f

Exit For

End If

Next

'******************************

Text5.Text = CInt（D1）

End Sub

4 試驗結(jié)果

通過采用量角器和支輥位移行程的測量得出1#、2#、3#、4#四組試驗數(shù)據(jù)。其中：

①彎曲角度：為鋼筋原材或鋼筋閃光焊接彎曲的實際角度值，由量角器直接量??；②初始刻度：為萬能試驗機(jī)壓頭接觸鋼筋時的初始豎向距離刻度，在萬能試驗機(jī)上直接讀??；③終止刻度：為鋼筋彎曲至某一角度值時，在萬能試驗機(jī)上讀取的終止豎向距離刻度；④實際行程：為終止刻度減去初始刻度得出支輥的實際行程；⑤計算行程：為本軟件計算的行程，需要與實際行程進(jìn)行對比。

通過4組實驗數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：

①45°時，1#試樣實際行程與計算行程一致，2#試樣、3#試樣、4#試樣實際行程比理論行程高10mm左右，結(jié)論是理論計算行程偏小；②90°時，四組試樣的實際行程都較理論行程小，最大差14mm，最小差5mm，結(jié)論是理論計算行程偏大。③180°彎曲試驗采用支輥式彎曲試驗方法時需要進(jìn)行其它輔助工作，為此不適宜采用本軟件進(jìn)行計算。

通過以上試驗對比，可以得出本程序的運行結(jié)果與實際觀察值最大差值為14mm，最小偏差值為0mm。經(jīng)過分析可以得出其主要原因是角度的精確測量存在困難，這也是本程序編制的主要目的。

5 結(jié)論

①本程序的使用可以避免進(jìn)行壓頭直徑和支輥半間距的選擇和計算，減少人工選擇計算時的錯誤產(chǎn)生；②本程序的應(yīng)用范圍為90°時的鋼筋和鋼筋閃光對焊彎曲試驗；③在進(jìn)行90°范圍的彎曲實驗時，為了增大安全系數(shù)可以在理論計算行程上超壓10mm進(jìn)行結(jié)果判定。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).金屬材料、彎曲試驗方法[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[2]劉炳文.Visual Basic程序設(shè)計教程（第4版） [M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[3]韓國明，劉玉民，覃鈞.試驗?zāi)B(tài)分析與有限元耦合技術(shù)[J].機(jī)械強(qiáng)度，1990，02.endprint

Dim hfl As Integer '定義支輥一半間距

Dim arfa As Double

Dim gc As String

Private Sub Combo1_click（）

gc = Combo1.Text

Select Case gc

'***********************

'HPB

'***********************

Case "原材HPB？準(zhǔn)6"

D = 6

hfl = （D + 6 * 3） / 2

……

Case Else

MsgBox "輸入錯誤"

End Select

P = hfl + 25

Text2.Text = D

Text6.Text = hfl

End Sub

3.2.2 壓頭位移計算 本部分代碼主要的功能是根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)及選擇的彎曲角度計算壓頭的位移行程。

Private Sub Command1_Click（）

'******************************

Dim arfa1 As Double '轉(zhuǎn)化后的弧度值

Dim sarfa As Double '為sinα/2

Dim carfa As Double '為cosα/2

Dim f As Double

Dim w As Double '為中間計算參數(shù)

Dim c As Double '為中間計算參數(shù)

Dim B1 As Double '中間計算式

Dim B2 As Double '中間計算式

Dim C1 As Double '比較值

Dim C2 As Double '比較值

Dim D1 As Double '計算結(jié)果值

Dim D2 As Double '計算結(jié)果值

'******************************

arfa = Text4.Text

If arfa >= 175 Then

arfa = 175

End If

'******************************

D = Text2.Text '可以人工修改

hfl = Text6.Text '可以人工修改

P = hfl + 25

arfa1 = arfa / 180 * 3.1415926

sarfa = Sin（0.5 * arfa1）

carfa = Cos（0.5 * arfa1）

c = 25 + a + D / 2

For f = 0 To 1000 Step 0.001

w = （P ^ 2 + （f - c） ^ 2 - c ^ 2） ^ （0.5）

B1 = （P * c+ w * （f -c）） / （P ^ 2+（f-c） ^ 2）

C1 = B1 - sarfa

If Abs（C1） < 0.00001 Then

D1 = f

Exit For

End If

Next

'******************************

For f = 0 To 1000 Step 0.001

w = （P ^ 2 + （f - c） ^ 2 - c ^ 2） ^ （0.5）

B2 = （w * P - c * （f - c）） / （P ^ 2 + （f - c） ^ 2）

C2 = B2 - carfa

If Abs（C2） < 0.00001 Then

D2 = f

Exit For

End If

Next

'******************************

Text5.Text = CInt（D1）

End Sub

4 試驗結(jié)果

通過采用量角器和支輥位移行程的測量得出1#、2#、3#、4#四組試驗數(shù)據(jù)。其中：

①彎曲角度：為鋼筋原材或鋼筋閃光焊接彎曲的實際角度值，由量角器直接量取；②初始刻度：為萬能試驗機(jī)壓頭接觸鋼筋時的初始豎向距離刻度，在萬能試驗機(jī)上直接讀取；③終止刻度：為鋼筋彎曲至某一角度值時，在萬能試驗機(jī)上讀取的終止豎向距離刻度；④實際行程：為終止刻度減去初始刻度得出支輥的實際行程；⑤計算行程：為本軟件計算的行程，需要與實際行程進(jìn)行對比。

通過4組實驗數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：

①45°時，1#試樣實際行程與計算行程一致，2#試樣、3#試樣、4#試樣實際行程比理論行程高10mm左右，結(jié)論是理論計算行程偏?。虎?0°時，四組試樣的實際行程都較理論行程小，最大差14mm，最小差5mm，結(jié)論是理論計算行程偏大。③180°彎曲試驗采用支輥式彎曲試驗方法時需要進(jìn)行其它輔助工作，為此不適宜采用本軟件進(jìn)行計算。

通過以上試驗對比，可以得出本程序的運行結(jié)果與實際觀察值最大差值為14mm，最小偏差值為0mm。經(jīng)過分析可以得出其主要原因是角度的精確測量存在困難，這也是本程序編制的主要目的。

5 結(jié)論

①本程序的使用可以避免進(jìn)行壓頭直徑和支輥半間距的選擇和計算，減少人工選擇計算時的錯誤產(chǎn)生；②本程序的應(yīng)用范圍為90°時的鋼筋和鋼筋閃光對焊彎曲試驗；③在進(jìn)行90°范圍的彎曲實驗時，為了增大安全系數(shù)可以在理論計算行程上超壓10mm進(jìn)行結(jié)果判定。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).金屬材料、彎曲試驗方法[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[2]劉炳文.Visual Basic程序設(shè)計教程（第4版） [M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[3]韓國明，劉玉民，覃鈞.試驗?zāi)B(tài)分析與有限元耦合技術(shù)[J].機(jī)械強(qiáng)度，1990，02.endprint

Dim hfl As Integer '定義支輥一半間距

Dim arfa As Double

Dim gc As String

Private Sub Combo1_click（）

gc = Combo1.Text

Select Case gc

'***********************

'HPB

'***********************

Case "原材HPB？準(zhǔn)6"

D = 6

hfl = （D + 6 * 3） / 2

……

Case Else

MsgBox "輸入錯誤"

End Select

P = hfl + 25

Text2.Text = D

Text6.Text = hfl

End Sub

3.2.2 壓頭位移計算 本部分代碼主要的功能是根據(jù)以上計算數(shù)據(jù)及選擇的彎曲角度計算壓頭的位移行程。

Private Sub Command1_Click（）

'******************************

Dim arfa1 As Double '轉(zhuǎn)化后的弧度值

Dim sarfa As Double '為sinα/2

Dim carfa As Double '為cosα/2

Dim f As Double

Dim w As Double '為中間計算參數(shù)

Dim c As Double '為中間計算參數(shù)

Dim B1 As Double '中間計算式

Dim B2 As Double '中間計算式

Dim C1 As Double '比較值

Dim C2 As Double '比較值

Dim D1 As Double '計算結(jié)果值

Dim D2 As Double '計算結(jié)果值

'******************************

arfa = Text4.Text

If arfa >= 175 Then

arfa = 175

End If

'******************************

D = Text2.Text '可以人工修改

hfl = Text6.Text '可以人工修改

P = hfl + 25

arfa1 = arfa / 180 * 3.1415926

sarfa = Sin（0.5 * arfa1）

carfa = Cos（0.5 * arfa1）

c = 25 + a + D / 2

For f = 0 To 1000 Step 0.001

w = （P ^ 2 + （f - c） ^ 2 - c ^ 2） ^ （0.5）

B1 = （P * c+ w * （f -c）） / （P ^ 2+（f-c） ^ 2）

C1 = B1 - sarfa

If Abs（C1） < 0.00001 Then

D1 = f

Exit For

End If

Next

'******************************

For f = 0 To 1000 Step 0.001

w = （P ^ 2 + （f - c） ^ 2 - c ^ 2） ^ （0.5）

B2 = （w * P - c * （f - c）） / （P ^ 2 + （f - c） ^ 2）

C2 = B2 - carfa

If Abs（C2） < 0.00001 Then

D2 = f

Exit For

End If

Next

'******************************

Text5.Text = CInt（D1）

End Sub

4 試驗結(jié)果

通過采用量角器和支輥位移行程的測量得出1#、2#、3#、4#四組試驗數(shù)據(jù)。其中：

①彎曲角度：為鋼筋原材或鋼筋閃光焊接彎曲的實際角度值，由量角器直接量?。虎诔跏伎潭龋簽槿f能試驗機(jī)壓頭接觸鋼筋時的初始豎向距離刻度，在萬能試驗機(jī)上直接讀?。虎劢K止刻度：為鋼筋彎曲至某一角度值時，在萬能試驗機(jī)上讀取的終止豎向距離刻度；④實際行程：為終止刻度減去初始刻度得出支輥的實際行程；⑤計算行程：為本軟件計算的行程，需要與實際行程進(jìn)行對比。

通過4組實驗數(shù)據(jù)可以得出以下結(jié)論：

①45°時，1#試樣實際行程與計算行程一致，2#試樣、3#試樣、4#試樣實際行程比理論行程高10mm左右，結(jié)論是理論計算行程偏??；②90°時，四組試樣的實際行程都較理論行程小，最大差14mm，最小差5mm，結(jié)論是理論計算行程偏大。③180°彎曲試驗采用支輥式彎曲試驗方法時需要進(jìn)行其它輔助工作，為此不適宜采用本軟件進(jìn)行計算。

通過以上試驗對比，可以得出本程序的運行結(jié)果與實際觀察值最大差值為14mm，最小偏差值為0mm。經(jīng)過分析可以得出其主要原因是角度的精確測量存在困難，這也是本程序編制的主要目的。

5 結(jié)論

①本程序的使用可以避免進(jìn)行壓頭直徑和支輥半間距的選擇和計算，減少人工選擇計算時的錯誤產(chǎn)生；②本程序的應(yīng)用范圍為90°時的鋼筋和鋼筋閃光對焊彎曲試驗；③在進(jìn)行90°范圍的彎曲實驗時，為了增大安全系數(shù)可以在理論計算行程上超壓10mm進(jìn)行結(jié)果判定。

參考文獻(xiàn)：

[1]中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).金屬材料、彎曲試驗方法[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2011.

[2]劉炳文.Visual Basic程序設(shè)計教程（第4版） [M].北京：清華大學(xué)出版社，2009.

[3]韓國明，劉玉民，覃鈞.試驗?zāi)B(tài)分析與有限元耦合技術(shù)[J].機(jī)械強(qiáng)度，1990，02.endprint