冰體內應力形變檢測方法及系統與流程

2023-10-18 14:53:39 1

本發明涉及檢測計量技術領域，具體而言，涉及一種冰體內應力形變檢測方法及系統。

背景技術：

檢測冰川的運動情況對研究冰川有著重要的意義。冰作為一種特殊的材料，在冰川運動的幾何、力學分析過程中，其內部任意一點的應力狀態和應變狀態的獲取和精準描述至關重要。在監測和重演冰川運動的過程中，冰體的變形場分布變化規律是其重要的分析對象和控制指標。

由於在冰川體設置相對不變的基準點位置較為困難，傳統的測杆(花杆)的三維位置變動較難確定。因此，提供一種可獲取冰體內部的應力及變形的方法是本領域技術人員亟需解決的問題。

技術實現要素：

為了克服現有技術中的上述不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種冰體內應力形變檢測方法及系統，其能夠獲取冰體內部任意一點的主應力參數及主應變參數，從而根據獲得的數據對冰體內部的受力情況進行分析，以對冰川的運動進行推測。

本發明較佳實施例提供了一種冰體內應力形變檢測方法，應用於冰體內應力形變檢測系統，所述系統包括計算設備及採集設備，所述採集設備包括壓力計單元及變形計單元，所述方法包括：

通過所述壓力計單元獲取冰體內部任意一點的主應力參數，並將所述主應力參數發送給所述計算設備；

通過所述變形計單元獲取冰體內部任意一點的主應變參數，並將所述主應變參數發送給所述計算設備；

所述計算設備根據所述主應力參數及主應變參數對冰體的受力情況進行分析，以對所述系統所處的冰川的運動進行估測。

本發明較佳實施例還提供一種冰體內應力形變檢測系統，所述系統包括通信連接的採集設備及計算設備，

所述採集設備用於採集獲取冰體內部任意一點的主應力參數及主應力狀態，其中，所述採集設備設置在待測冰體內；

所述計算設備用於根據所述主應力參數及主應變參數對冰體的受力情況進行分析，以對所述系統所處的冰川的運動進行估測。

相對於現有技術而言，本發明具有以下有益效果：

本發明較佳實施例提供了一種冰體內應力形變檢測方法及系統。其中，所述方法應用於冰體內應力形變檢測系統。所述系統包括計算設備及採集設備，所述採集設備包括壓力計單元及變形計單元。通過壓力計單元獲取冰體內部任意一點的主應力參數，通過變形計單元獲取冰體內部任意一點的主應變參數。所述計算設備接收所述壓力計單元獲取的主應力參數及所述變形計單元發送的主應變參數。由此，獲得了冰體內部任意一點的主應力參數及主應變參數，並根據所述主應力參數及主應變參數對冰體的受力情況進行分析，以對所述系統所處的冰川的運動進行估測。

為使發明的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉本發明較佳實施例，並配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明較佳實施例提供的冰體內應力形變檢測系統的方框示意圖。

圖2為圖1中計算設備的方框示意圖。

圖3為本發明較佳實施例提供的冰體內應力形變檢測方法的流程示意圖之一。

圖4為圖1中採集設備的結構示意圖之一。

圖5為圖3中步驟s120包括的子步驟的流程示意圖。

圖6為圖3中步驟s130包括的子步驟的流程示意圖。

圖7為圖1中採集設備的結構示意圖之二。

圖8為本發明較佳實施例提供的冰體內應力形變檢測方法的流程示意圖之二。

圖9為圖8中步驟s140包括的子步驟的流程示意圖。

圖10為本發明較佳實施例提供的冰體內應力形變檢測方法的流程示意圖之三。

圖11為本發明較佳實施例提供的冰體內應力形變檢測方法的流程示意圖之四。

圖12為本發明較佳實施例提供的冰體內應力形變檢測方法的流程示意圖之五。

圖標：10-冰體內應力形變檢測系統；100-計算設備；101-存儲器；102-存儲控制器；103-處理器；130-採集設備；200-壓力計單元；201-壓力計；300-變形計單元；301-變形計；400-框架；401-第一三角形表面；402-第二三角形表面；403-第三三角形表面；404-第四三角形表面；405-第五三角形表面；406-第六三角形表面；410-第一三角形表面組；420-第二三角形表面組；510-第一定位組；511-定位圈體；512-水準氣泡儀；513-電子測角儀；600-測量件；601-第一端；602-第二端；610-指北針。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本發明的範圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基於本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時，在本發明的描述中，術語「第一」、「第二」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

下面結合附圖，對本發明的一些實施方式作詳細說明。在不衝突的情況下，下述的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。

請參照圖1，圖1是本發明較佳實施例提供的冰體內應力形變檢測系統10的方框示意圖。所述冰體內應力形變檢測系統10包括計算設備100及採集設備130。所述採集設備130用於採集數據，所述計算設備100接收數據，並根據接收的數據對冰體的受力情況進行分析。其中，所述採集設備130包括壓力計單元200及變形計單元300。

請參照圖2，圖2是圖1中計算設備100的方框示意圖。所述計算設備100可以是，但不限於，個人電腦(personalcomputer，pc)、平板電腦等。所述計算設備100包括存儲器101、存儲控制器102及處理器103。所述存儲器101、存儲控制器102及處理器103各元件之間直接或間接地電性連接，以實現數據的傳輸或交互。

其中，所述存儲器101可以用於存儲所述採集設備130發送的採集數據，還可以存儲用於對所述數據進行分析的分析系統，分析系統在所述存儲器101中的形式可以是軟體或固件。所述存儲器101可以是，但不限於，隨機存取存儲器(randomaccessmemory，ram)，只讀存儲器(readonlymemory，rom)等。所述處理器103以及其他可能的組件對存儲器101的訪問可在所述存儲控制器102的控制下進行。

所述處理器103可能是一種集成電路晶片，具有信號的處理能力。上述的處理器103可以是通用處理器，包括中央處理器(centralprocessingunit，cpu)、網絡處理器(networkprocessor，np)等。

可以理解，圖2所示的結構僅為示意，計算設備100還可包括比圖2中所示更多或者更少的組件，或者具有與圖2所示不同的配置。圖2中所示的各組件可以採用硬體、軟體或其組合實現。

請參照圖3，圖3是本發明較佳實施例提供的冰體內應力形變檢測方法的流程示意圖之一。所述方法應用於冰體內應力形變檢測系統10。下面對冰體內應力形變檢測方法進行詳細闡述。

步驟s120，通過所述壓力計單元200獲取冰體內部任意一點的主應力參數，並將所述主應力參數發送給所述計算設備100。

請參照圖4，圖4是圖1中採集設備130的結構示意圖之一。所述採集設備130包括一框架400。所述框架400為六面體。所述框架400包括第一三角形表面組410及第二三角形表面組420。所述第一三角形表面組410包括第一三角形表面401、第二三角形表面402及第三三角形表面403，三個三角形表面之間相互垂直。

其中，所述第一三角形表面組410中的三角形表面均為直角等腰三角形。所述第一三角形表面401的∠bac為直角，所述第二三角形表面402中的∠cad為直角，所述第三三角形表面403中的∠bad為直角。

所述第二三角形表面組420包括第四三角形表面404、第五三角形表面405及第六三角形表面406，上述三個三角形表面之間相互垂直。

其中，所述第二三角形表面組420中的三角形表面均為直角等腰三角形。所述第四三角形表面404的∠bec為直角，所述第五三角形表面405中的∠ced為直角，所述第六三角形表面406中的∠bed為直角。

在本實施例的實施方式中，所述框架400可由9根金屬(比如，鋼)構件組成。

請參照圖4及圖5，圖5是圖3中步驟s120包括的子步驟的流程示意圖。所述步驟s120包括子步驟s121及子步驟s122。

在本實施例中，所述壓力計單元200及變形計單元300均設置在所述框架400上。所述壓力計單元200包括設置在所述第一三角形表面組410上的三個壓力計201。第一三角形表面組410中每個三角形表面對應一個壓力計201。

子步驟s121，每個壓力計201將其檢測獲得的冰體內部任意一點的壓力數據發送給所述計算設備100。

在本實施例中，所述壓力計201設置在三角形表面上。其中，將所述壓力計201設置在三角形表面的中心位置處，使得測量的壓力數據更為準確。

子步驟s122，所述計算設備100根據三個相互垂直的壓力數據分析得到冰體內部任意一點的主應力參數。

在本實施例中，由於三個壓力計201設置在三個相互垂直的三角形表面上，因此，由三個壓力計201測得的三個壓力數據也是相互垂直。所述計算設備100對得到的三個相互垂直的壓力數據進行分析，從而得到冰體內部任意一點的主應力參數。

其中，由于振弦式壓力計具有讀數準確的優點，因此，在本實施例的實施方式中，所述壓力計201是振弦式壓力計。

步驟s130，通過所述變形計單元300獲取冰體內部任意一點的主應變參數，並將所述主應變參數發送給所述計算設備100。

請參照圖4及圖6，圖6是圖3中步驟s130包括的子步驟的流程示意圖。所述步驟s130包括子步驟s131及子步驟s132。

在本實施例中，所述變形計單元300包括設置在所述第二三角形表面組420上的三個變形計301。第二三角形表面組420中每個三角形表面對應一個變形計301。

子步驟s131，每個變形計301將其檢測獲得的冰體內部任意一點的變形數據發送給所述計算設備100。

在本實施例中，所述變形計301設置在所述三角形表面。其中，將所述變形計301設置在三角形表面的中心位置處，使得測量的變形數據更為準確。

子步驟s132，所述計算設備100根據三個相互垂直的變形數據分析得到冰體內部任意一點的主應變參數。

在本實施例中，由於三個變形計301設置在三個相互垂直的三角形表面上，因此，由三個變形計301測得的三個變形數據也是相互垂直的。所述計算設備100對得到的三個相互垂直的變形數據進行分析，從而得到冰體內部任意一點的主應變參數。

在本實施例的實施方式中，所述變形計301可以是電阻式變形計，電阻式變形計是一種把位移、力、壓力、加速度、扭矩等非電物理量轉換為電阻值變化的傳感器。

其中，將壓力計單元200設置在包括三個相互垂直的三角形表面的第一三角形表面組410，將變形計單元300設置在包括三個相互垂直的三角形表面的第二三角形表面組420，便於應用力學及運動學分析主應力參數及主應變參數。

請參照圖7，圖7是圖1中採集設備130的結構示意圖之二。所述採集設備130還包括設置在所述框架400上的定位單元。所述定位單元用於保護所述框架400及支撐所述壓力計單元200、變形計單元300。所述定位單元包括第一定位組510、第二定位組及第三定位組(圖7中只示出第一定位組510)。其中，所述第一定位組510、第二定位組及第三定位組均包括定位圈體511、電子測角儀513。

其中，所述第一定位組510設置在第一平面，所述第二定位組與所述第三定位組分別設置在第二平面及第三平面上。其中，所述第一三角形表面組410與第二三角形表面組420相對於所述第一平面鏡像對稱，所述第一平面、第二平面及第三平面相互之間兩兩垂直。

請參照圖8，圖8是本發明較佳實施例提供的冰體內應力形變檢測方法的流程示意圖之二。所述方法還包括：步驟s140，通過所述電子測角儀513檢測獲得所述框架400的移動數據，並將所述框架400的移動數據發送給所述計算設備100。

在本實施例中，所述電子測角儀513設置在定位圈體511上。在所述框架400受到冰體內的作用力發生移動時，所述電子測角儀513獲得所述框架400的移動(比如，平動、轉動)信息，並將所述移動信息發送給所述計算設備100。

請參照圖7及圖9，圖9是圖8中步驟s140包括的子步驟的流程示意圖。所述定位圈體511上還設置有水準氣泡儀512。在步驟s140之前，所述方法還包括子步驟s141及子步驟s142。

子步驟s141，通過所述水準氣泡儀512檢測所述定位圈體511是否放置平衡。

在本實施例中，將所述定位圈體511設置在所述框架400上時，通過水準氣泡儀512檢測所述定位圈體511的水平度。在所述定位圈體511放置平衡時，執行步驟s140。在所述定位圈體511放置不平衡時，執行子步驟s142。

子步驟s142，根據所述水準氣泡儀512的讀數對所述定位圈體511的水平度進行調整以使所述定位圈體511放置平衡。

在本實施例中，在所述定位圈體511放置不平衡時，通過調整所述定位圈體511的放置位置及水準氣泡儀512的讀數，從而將所述定位圈體511放置平衡。由此，避免由於所述定位圈體511放置不平衡對所述電子測角儀513測得的數據產生影響。

請再次參照圖7，所述採集設備130還包括測量件600。所述測量件600為中空結構，所述壓力計單元200、變形計單元300及電子測角儀513的信號電纜穿過所述測量件600與計算設備100連接。所述測量件600包括第一端601及第二端602，其中，所述第一端601與所述框架400任意一頂點連接，所述第二端602設置有一指北針610。所述指北針610外露於所述冰體表面。

請參照圖10，圖10是本發明較佳實施例提供的冰體內應力形變檢測方法的流程示意圖之三。所述方法還包括：步驟s150，通過所述指北針610測量獲得所述框架400的走向及傾向信息，並將所述框架400的走向及傾向信息發送給所述計算設備100。

在實施例中，在所述框架400發生移動時，在冰體表面通過所述指北針610獲得所述框架400的走向及傾向信息。所述計算設備100還以包括一輸入單元，所述計算設備100接收用戶通過所述輸入單元輸入的所述框架400的走向及傾向信息。

請參照圖7及圖11，圖11是本發明較佳實施例提供的冰體內應力形變檢測方法的流程示意圖之四。所述測量件600上設置有刻度。所述方法還包括：步驟s160，通過所述刻度測量獲得所述框架400相對冰體表面的上下運動信息，並將所述框架400相對冰體表面的上下運動信息發送給所述計算設備100。

在本實施例的實施方式中，將所述採集設備130埋設於所述冰體內，記錄埋設時的所述測量件600上的刻度。在所述框架400發生移動時，記錄移動後的所述測量件600上的刻度。由此，所述計算設備100通過接收輸入的埋設時的刻度及移動後的刻度獲得所述框架400相對冰體表面的上下運動信息。

步驟s170，所述計算設備100根據所述主應力參數及主應變參數對冰體的受力情況進行分析，以對所述系統所處的冰川的運動進行估測。

在本實施例中，所述計算設備100根據所述主應力參數、主應變參數、框架400的移動數據、框架400的走向及傾向信息、框架400相對於冰體表面的上下運動信息對冰體的受力情況進行分析，推導冰川的運動學特徵和演變過程，進而對所述採集設備130所述的冰川的運動進行估測。

請參照圖12，圖12是本發明較佳實施例提供的冰體內應力形變檢測方法的流程示意圖之五。所述方法還包括：步驟s110，將所述採集設備130放置在待檢測的冰體內，並用原地的冰屑進行回填。

在本實施例中，將所述採集設備130放置在冰體內以測得冰體內的受力情況。同時用原地的冰屑進行回填，以減少施工對測量結果和精度的幹擾。

本發明較佳實施例還提供了一種冰體內應力形變檢測系統10。所述冰體內應力形變檢測系統10採用上述冰體內應力形變檢測方法對冰體內的應力及形變進行檢測。所述冰體內應力形變檢測系統10包括通信連接的採集設備130及計算設備100。所述採集設備130用於採集獲取冰體內部任意一點的主應力參數及主應變參數。其中，所述採集設備130設置在待測冰體內。所述計算設備100用於根據所述主應力參數及主應變參數對冰體的受力情況進行分析，以對所述冰體內應力形變檢測系統10所處的冰川的運動進行估測。

綜上所述，本發明提供了一種冰體內形變檢測方法及系統。所述方法應用於冰體內應力形變檢測系統。所述系統包括：計算設備及採集設備。所述採集設備包括壓力計單元及變形計單元。所述壓力計單元獲取冰體內部任意一點的主應力參數，並將所述主應力參數發送給所述計算設備。所述變形計單元獲取冰體內部任意一點的主應變參數，並將所述主應變參數發送給所述計算設備。所述計算設備根據接收的所述主應力參數及主應變參數分析冰體內部的受力情況，並由此對冰川的運動進行估測。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。