GB/T 33941.1-2017
基本信息
标准号： GB/T 33941.1-2017
中文名称：土方机械 结构件应力测试方法 第1部分：通则
标准类别：国家标准(GB)
标准状态：现行
出版语种：简体中文
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标准简介
GB/T 33941.1-2017 土方机械 结构件应力测试方法 第1部分：通则
GB/T33941.1-2017
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标准内容
ICS53.100
中华人民共和国国家标准
GB/T33941.1-2017bzxZ.net
土方机械
结构件应力测试方法
第1部分：通则
Earth-moving machinery-Structure stress test method-Part 1: General principles
2017-07-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-02-01实施
GB/T33941《土方机械
结构件应力测试方法》分为3个部分：第1部分通则；
第2部分：装载机机架
一第3部分：装载机、挖掘机和挖掘装载机的工作装置和附属装置。本部分为GB/T33941的第1部分。本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国土方机械标准化技术委员会（SAC/TC334）归口。GB/T33941.1—2017
本部分负责起草单位：厦门市产品质量监督检验院[国家场（厂）内机动车辆质量监督检验中心、厦门威迪思汽车设计服务有限公司、天津工程机械研究院等。本标准参加起章单位：福建普工机械有限公司，厦门理工学院。本部分主要起草人：王一峰、庄鸿辉、韩锋钢、俞明欢、赵家宏、蔡樱晖、尚海波、吕志忠。Hii KAoNhi KAca
HiKAoNhi KAca
1范围
土方机械结构件应力测试方法
第1部分：通则
GB/T33941.1—2017
GB/T33941的本部分规定了土方机械进行结构件应力测试的术语和定义、测试原理、测试仪器及设备/设施，测试条件，测试点及贴片形式，测试步骤，数据处理和测试报告等。本部分适用于GB/T8498所定义的土方机械机器族结构件应力的测试。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T228.1一2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T8498土方机械基本类型识别、术语和定义GB/T13992
2金属粘贴式电阻应变计
GB/T18577.1土方机械尺寸与符号的定义第1部分：主机GB/T18577.2土方机械尺寸与符号的定义第2部分：工作装置和附属装置GB/T21153土方机械尺寸、性能和参数的单位与测量准确度GB/T21154
GB/T22315
土方机械整机及其工作装置和部件的质量测量方法金属材料弹性模量和泊松比试验方法JB/T6261电阻应变仪技术条件
3电阻应变仪检定规程
JJG623
3术语和定义
GB/T8498、GB/T13992、GB/T18577.1和GB/T18577.2界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
结构件structure
主机，工作装置/附属装置中起连接，支撑和（或）传递载荷作用，承受机器运动过程和（或）作业过程载荷的金属部件，
注：土方机械结构件一般包括主机机架、司机保护结构、工作装置/附属装置等部件。3.2
应力stress
材料由于受外因而发生形变时，在材料内部会产生大小相等但方向相反，用于抵抗外力的反作用力。
应力测试stress test
通过对机器在工作状态下结构件的应变进行测量，并计算出应力的过程。1
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GB/T33941.1—2017
注：应力测试一般分动态应力测试和静态应力测试。3.2.1.1
动态应力测试
dynamic stress test
机器在典型工况下，结构件承受的载荷在测试期间随时间明显变化，在结构件上产生的应力也相应发生明显变化。对该过程的应变进行连续采集，并得出应力值随时间或空间变化的坐标数据。3.2.1.2
stationary stress test
静态应力测试
在结构件承受载荷处于恒定状态或对特定状态下的应变进行采集，得出单一应力值。3.2.2
典型工况
typical condition
机器按照预先设定的作业程序，完成可重复的负载循环工作过程。3.3
贴片test strain gauge
粘贴在结构件上，进行应变测试的金属粘贴式电阻应变计。注：可按所需结构形状要求进行组合。3.4
温度补偿片temperature compensation strain gauge用于补偿贴片因环境温度发生变化而引起的测试值（电阻值）变化的应变计。4测试原理
将金属粘贴式电阻应变计（以下简称应变计）粘贴在被测结构件表面，通过应变仪测量结构件受力形变时所引起的电阻变化，并将其变化量转化为应变值。依据结构件材料弹性模量和泊松比计算出应力值。
5测试仪器及设备/设施
5.1测试仪器
5.1.1材料力学性能试验仪器
5.1.1.1弹性模量和泊松比试验仪器精度应不低于GB/T22315的规定。5.1.1.2拉伸试验仪器按GB/T228.1的规定。5.1.2应变测试仪器
5.1.2.1应变测试仪器一般包括应变计、静态应变仪、动态应变仪、数据采集系统、信号处理系统、万用表，兆欧表等。
5.1.2.2应变仪应符合JB/T6261的规定，并按JJG623的规定进行检定。5.1.2.3应变计应符合GB/T13992的规定，并按用途、应用条件、极限工作温度选择相应的应变计，宜采用箔式应变计。引出线和测量线应采用屏蔽导线。5.1.2.4万用表的精度等级应不低于0.5级、兆欧表的精度等级应不低于10级。5.1.3工况性能测试仪器
5.1.3.1工况性能测试仪器包括：2
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载荷测试仪器
一载荷传感器、测力传感器或已知质量的载荷重块等：a
液压系统测试仪器一一压力传感器，温度传感器、流量传感器等：c）长度测量仪器一钢卷尺，钢板尺、激光测距仪、位移传感器等；d）时间测量仪器一一秒表或时间记录仪等；角度测量仪器一一万能角度仪或数字倾角仪等：e
道路行驶测量仪器一五轮仪或道路行驶试验仪等；g）土壤测试仪器
导——土壤密度仪等；
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h）其他辅助测量仪器一一风速表、气压表、温度计、轮胎气压表、发动机转速表、地中衡等。5.1.3.2工况性能测试仪器的量程应与测量值的大小相适应，精度应符合GB/T21153的规定。5.2测试设备/设施
5.2.1工况性能测试设备/设施包括：a）载荷测试设备/设施一一测试用平台、支撑工装、连接工装、钢丝绳、锚定装置、确定载荷作用线位置的工具、剪力墙或挡墙等；b）起吊（升）设备一一起重机（行车）、千斤顶或举升台等；c）场地测试设施一一地面、颠簸块、坡道、凹坑、物料堆、土壤层（堆）、地槽等：d）加载装置一一液压油缸、配重块、负荷牵引测量车等；e）试验台架一一结构件加载试验台、整机道路模拟试验台，FOPS、ROPS、TOPS试验台等；f）试验用辅助工具。
注：以上测试设备/设施按实际测试要求选用，受条件限制也可选用等效的设备/设施。5.2.2防护装置
为防止测试过程达到或超过机器的极限而发生的倾翻、坠落、失速等，应安装必要的防护装置。防护装置应有合适的松弛度，以保证试验过程既能达到试验极限，又能防止其发生危险。6
测试条件
6.1环境条件
6.1.1常温实际工况静态应力测试宜在室内进行，在规定条件下也可在室外进行。测试场地应是坚硬、平坦、干燥的混凝土或钢质平台，场地应有足够的空间。测试环境温度应为5℃～40℃；相对湿度不大于90%：风速不大于4m/s；周围无强烈振动、腐蚀性气体和强磁场干扰。6.1.2常温实际工况动态应力测试应在符合要求的试验场地进行，具体要求应符合机器试验方法的规定。测试环境温度应为0C~40C：相对湿度不大手90%：测量场地应无强烈振动，腐蚀性气体和强磁场干扰。
6.1.3低温工况测试可选择满足试验温度的环境，也可在环境舱内进行。测试过程温度变化不得大于3℃。
6.1.4台架工况应力测试应在室内进行。测试场地应能满足结构件的吊装、安装和拆卸，并有足够的空间。
6.2结构件及材料试样
6.2.1结构件
6.2.1.1结构件表面应清洁，无裂纹，破损和变形。凡准备粘贴应变计的位置，在粘贴部位不小于30mm×30mm的范围内应平整。
iiAoNiKAca
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6.2.1.2进行实际工况测试的结构件，充许在整机装配后贴应变计，也可以在零件或部件状态粘贴后再装配成整机。在整机状态无法粘贴或无法粘贴牢固时，应在零件或部件状态粘贴。6.2.1.3台架工况测试的结构件与台架的固定方式应与整机的安装方式一致。6.2.2材料试样
进行力学性能试验的样坏应从与结构件同一材料中切取。无法满足同一材料切取，则试件的6.2.2.1
批号或炉号应与结构件一致。
结构件如进行热处理，样坏应从同批次的结构件或随炉试样中取样。6.2.2.3弹性模量和泊松比试验试样应符合GB/T22315的规定。6.2.2.4拉伸试验试样应符合GB/T228.1的规定。6.3机器
6.3.1测试机器应清洁干净，基本装置应符合GB/T21154的规定，并应符合制造商规定的标准配置。6.3.2测试机器处于出厂状态，按规定加足各种液体。6.3.3测试机器应按司机手册和产品技术规范核定发动机最高空载转速、液压系统安全阀标定压力、制动系统的操纵气压或油压。
7测试点及贴片形式
7.1测试点选择
在结构分析的基础上，确定危险应力区，并对各危险应力区进行测试。危险应力区一般有以下类型：
应力均勾区一一该应力达到屈服强度时，会引起结构件的永久变形；a)
b）应力集中区一一如孔眼、锐角、焊缝、铰点等处产生的集中应力，该区内届服应力的出现不会引起结构件整体的永久变形，但过大的应力集中会影响结构件的疲劳寿命；c）弹性屈曲区一一该区的最大应力并没有达到材料的屈服强度，但可能因发生届曲而导致结构件的破坏。
7.1.2测试点选择宜从以下几个方面确定（不限于）：a）采用有限元等力学分析方法对结构件进行分析，以确定测试点位置；b）参照同类型机器以往测试的结果选择测试点：c）在机器工作过程中结构件易发生破坏的位置选择测试点。7.2贴片形式
7.2.1测试点的应变计结构一般选择单轴、平行轴二栅（也可选择同轴二栅），二轴90°或三轴45°形式。7.2.2如果能够对结构件采用分析法、脆性涂料法或经验法等确定主应力方向，则可沿主应力方向贴上单轴、平行轴二栅（也可选择同轴二栅)或二轴90°应变计。如果主应力的方向无法确定，则应贴上三轴45°应变计
7.2.3对于焊缝测点，所贴的应变计短边距焊缝边缘应不大于3mm。7.2.4对于孔眼、锐角、铰点等集中应力区测点，所贴的应变计短边距其边缘应不大于5mm。7.3贴片施工
7.3.1根据选择好的测试部位和确定的测试点、贴片形式，绘制测试点分布图，对贴片统一编号，并标明应变计的方向。
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7.3.2在结构件测试点的位置上去除覆盖的涂镀层或锈蚀层，用砂轮或砂纸进行必要的打磨，打磨方向宜与贴片方向成45°表面粗糙度在Ra1.6μm~3.2μm为宜。用浸有丙酮或无水乙醇脱脂棉球将贴片位置及周围擦拭干净，直至棉球洁白为止。7.3.3按照测试点分布图的规定，用划针在测点处划出贴片定位线，以保证贴片位置准确。7.3.4在应变计基底面和贴片处涂抹一层薄薄的粘结胶，然后把应变计对准预先划好的贴片标志处，用一小片塑料（如聚四氟乙烯）薄膜盖在应变计上，再用大拇指按压，从应变计一端开始作无滑动的滚动，将应变计下多余胶水或气泡排除。7.3.5将测量导线与引出线焊接（引出线可以焊接后贴片，也可以贴片后再焊接），焊点应小而牢固，并保证焊点与被测表面有良好绝缘和固定。为了防止测试过程应变计脱落、损坏、潮湿，宜采用环氧树脂等绝缘粘贴剂将应变计固封在结构件测试位置上。7.3.6对于测试周期较长或可能受到雨水侵装的贴片，应采用防水保护处理。7.3.7在引出线与应变仪连接之前应先进行通断检查和绝缘阻值检查，应变计电阻值应小于0.2Q，与测试件的绝缘阻值不得小于50MQ。测试步骗
8.1结构件材料力学性能试验
8.1.1弹性模量和泊松比试验按GB/T22315的规定进行，测试记录参见附录A表A.1。8.1.2拉伸试验按GB/T228.1的规定进行，测试记录参见表A.2。注：受条件所限，结构件材料弹性模量、泊松比和届服强度也可取行业推荐的参考值。8.2工况性能测试
8.2.1测试前准备
8.2.1.1根据贴片的电阻值以及测试环境条件，设置单点或公用温度补偿片。具体作法为，在测试结构件无载荷变化的部位或无载荷变化的金属板上粘贴一定数量的温度补偿片。如采用金属板，则金属板应连接在被补偿的贴片附近（连接方式宜采用粘胶带粘贴或捆绑方式），其材质应与被补偿测试点的结构件相同。
8.2.1.2根据测试精度要求选择相应的桥路连接方式（参见附录B），将测试点的应变计和温度补偿片通过引出导线联结在电桥盒上，并引出与应变仪连接的测量导线。8.2.1.3用万用表测量贴片和温度补偿片连接测量导线后的电阻值，测试记录参见表A.3。8.2.1.4将测量导线与应变仪连接。8.2.1.5将电桥盒、应变仪、数据采集系统和信号处理系统等固定在机器或机外的适宜位置上。动态应力测试时应变仪、数据采集系统和信号处理系统等应采取必要的减振和防护措施。8.2.1.6测量导线应沿走线方向与结构件及其他零部件固定（固定方式宜采用捆绑，粘胶带粘贴等方式），测量导线应预留一定的自由长度，以防止机器工作时对测量导线产生损坏。8.2.1.7接通电源，预热仪器，调整应变仪，使各测点电桥平衡。测试前应对应变仪进行标定。8.2.2测试程序
8.2.2.1自重应力测试
在结构件的零应力状态时，测量消除自重载荷影响的基准应变值E。如果无法消除自重载荷影响，可不测零应力状态，但应在报告上注明。5
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2静态应力测试
在规定的典型工况下，测量结构件应变值，每组测量3次，测试记录参见表A.4。取3次读数中，两次读数之差不超过其平均值5%的数据，以算术平均值作为结果值（著3次读数值均满足要求，则取两次较大值的算术平均值作为结果值）。若不能满足要求，则应重新测量或查明原因后重新测量。测量完毕后，关机，卸载。
8.2.2.3动态应力测试
动态应力测试应采用动态应变仪，在规定的典型工况下，按以下规定进行当不能估计测试点应变幅值时可先以最大档位进行一次测量后，再选择合适的测量档位；测试时应对采样频率进行规定；启动数据采集系统和信号处理系统：数据采集系统记录时间应大于机器工况运转时间：测试过程应记录环境、走向（或方向）、时间、作业对象、作业环境、场地或道路条件并作必要的说明，测试记录参见表A.5；
利用数据采集系统和信号处理系统的监控功能，监视各通道应变信号时间历程是否呈稳态和各态历经，观察各通道的信号衰减是否合适，信号是否过载或过小：各工况试验次数不少于3次，每次作业循环次数依数据统计需求确定；测量完毕后，应对数据进行保存，关机、卸载。9数据处理
9.1应力值计算
应变值的修正系数按式（1)进行计算：9.1.1
式中：
元——应变值的修正系数；
-应变计连接测量导线的电阻值，单位为欧姆（2）；R
应变计标称标准电阻值，单位为欧姆（Q)。9.1.2应变值的修正按式（2)进行计算：e=k·e仪
式中：
e仪应变仪显示值，无量纲；
一修正后的应变值，无量纲。
（1）
（2）
注：应变仪具备对测量导线电阻值影响的修正功能，可消除测量导线电阻值影响，则对测试的应变值不进行修正。9.1.3承受单向应力结构件，按式（3)和式（4）进行计算：d,=E(-E0)
d;=Eei
式中：
第i测试点的单向应力值，单位为兆帕（MPa)；弹性模量，单位为兆帕（MPa）；第测试点应变值，无量纲；
第测试点在零应力状态测量的消除自重载荷影响的基准应变值，无量纲。（3）
（4）
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注：式(3)为在结构件的零应力状态时，有测量消除自重载荷影响的基准应变值Ei。式（4)为无法消除自重载荷影响，不测零应力状态。
9.1.4承受二向应力的结构件，按变形能（第四)强度理论计算，其当量单向应力计算公式为：a）当主应力（变）的方向已知，采用二轴90°（二轴分别标注为X，Y方向）应变计测得了两个方向的主应力时，当量单向应力按式(5)计算：a=Va-aa,+a,
式中：
当量单向应力，单位为兆帕（MPa）：-X方向最大主应力，单位为兆帕（MPa）：Y方向最大主应力，单位为兆帕（MPa）。主应力可由主应变求得，按式(6)和式(7)计算：G=E(+)/(1-μ)
=E+)/(1-）
式中：
最大主应变，无量纲；
最小主应变，无量纲；
泊松比。
*（5）
（7）
当主应力（变）的方向未知，采用三轴45（三轴分别标注为a、b、c)应变计测得三个方向的线应变时，当量单向应力按式（8)计算：Ee+e+
式中：
-a应变计的应变，无量纲；
b应变计的应变，无量纲；
一c应变计的应变，无量纲。
安全系数计算
V(e.-Eb)?+(eb-e)
各测试点的安全系数按式（9)和式(10)进行计算：n：=a（或oo.2)/a
n=g,（或α0.2)/0
式中：
a（或apo.2）—
第讠测试点的安全系数；
对于承受二向应力的弹、塑性材料的安全系数：材料的届服强度，单位为兆帕（MPa）。9.2.2取同一工况中，所有测试点计算出的安全系数最小值，作为该工况的安全系数。9.2.3数据统计
#oee中om中o*（8）
·（9）
（10）
将采集的数据依据雨流计数等方法进行统计、分析，并根据需要绘制应力、应力幅值、应力均值与时间、频次等有关曲线或图表。
测试报告
测试报告应包含以下信息：
a）测试目的与要求；
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使用仪器型号、状态及仪器联接方框图（必要时）。机器外形图（必要时）及测试结构件外形图。测试点分布图、编号图及应变计方向图。测试条件：
环境条件；
一走向或方向；
载荷状态；
作业环境；
场地或地面条件等。
结构件：
名称：
材料牌号；
一材料力学性能指标：
一材料弹性模量和泊松比推荐参考值。g）机器：
制造商名称；
机器型号；
机器类型；
测试样机产品验证码；
试验样机工作质量；
一液压回路工作压力或安全压力，单位为千帕（kPa）：行走类型（履带式、轮胎式或步履式机器）；转向形式（铰接转向、滑移转向等）；机器状态（工作时间等）。
测试工况。
各测试点在各种工况下的静态应力值及安全系数。各测试点的动态应力幅值-时间-载荷（或位移）的概率密度函数曲线。动态应力均幅值矩阵。
测试结果的说明和分析。
测试时间、测试人员。
其他需要说明的信息。
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土方机械
结构件应力测试方法
第1部分：通则
Earth-moving machinery-Structure stress test method-Part 1: General principles
2017-07-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2018-02-01实施
GB/T33941《土方机械
结构件应力测试方法》分为3个部分：第1部分通则；
第2部分：装载机机架
一第3部分：装载机、挖掘机和挖掘装载机的工作装置和附属装置。本部分为GB/T33941的第1部分。本部分按照GB/T1.1一2009给出的规则起草。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国土方机械标准化技术委员会（SAC/TC334）归口。GB/T33941.1—2017
本部分负责起草单位：厦门市产品质量监督检验院[国家场（厂）内机动车辆质量监督检验中心、厦门威迪思汽车设计服务有限公司、天津工程机械研究院等。本标准参加起章单位：福建普工机械有限公司，厦门理工学院。本部分主要起草人：王一峰、庄鸿辉、韩锋钢、俞明欢、赵家宏、蔡樱晖、尚海波、吕志忠。Hii KAoNhi KAca
HiKAoNhi KAca
1范围
土方机械结构件应力测试方法
第1部分：通则
GB/T33941.1—2017
GB/T33941的本部分规定了土方机械进行结构件应力测试的术语和定义、测试原理、测试仪器及设备/设施，测试条件，测试点及贴片形式，测试步骤，数据处理和测试报告等。本部分适用于GB/T8498所定义的土方机械机器族结构件应力的测试。2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T228.1一2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法GB/T8498土方机械基本类型识别、术语和定义GB/T13992
2金属粘贴式电阻应变计
GB/T18577.1土方机械尺寸与符号的定义第1部分：主机GB/T18577.2土方机械尺寸与符号的定义第2部分：工作装置和附属装置GB/T21153土方机械尺寸、性能和参数的单位与测量准确度GB/T21154
GB/T22315
土方机械整机及其工作装置和部件的质量测量方法金属材料弹性模量和泊松比试验方法JB/T6261电阻应变仪技术条件
3电阻应变仪检定规程
JJG623
3术语和定义
GB/T8498、GB/T13992、GB/T18577.1和GB/T18577.2界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
结构件structure
主机，工作装置/附属装置中起连接，支撑和（或）传递载荷作用，承受机器运动过程和（或）作业过程载荷的金属部件，
注：土方机械结构件一般包括主机机架、司机保护结构、工作装置/附属装置等部件。3.2
应力stress
材料由于受外因而发生形变时，在材料内部会产生大小相等但方向相反，用于抵抗外力的反作用力。
应力测试stress test
通过对机器在工作状态下结构件的应变进行测量，并计算出应力的过程。1
HiiKAoNhiKAca
GB/T33941.1—2017
注：应力测试一般分动态应力测试和静态应力测试。3.2.1.1
动态应力测试
dynamic stress test
机器在典型工况下，结构件承受的载荷在测试期间随时间明显变化，在结构件上产生的应力也相应发生明显变化。对该过程的应变进行连续采集，并得出应力值随时间或空间变化的坐标数据。3.2.1.2
stationary stress test
静态应力测试
在结构件承受载荷处于恒定状态或对特定状态下的应变进行采集，得出单一应力值。3.2.2
典型工况
typical condition
机器按照预先设定的作业程序，完成可重复的负载循环工作过程。3.3
贴片test strain gauge
粘贴在结构件上，进行应变测试的金属粘贴式电阻应变计。注：可按所需结构形状要求进行组合。3.4
温度补偿片temperature compensation strain gauge用于补偿贴片因环境温度发生变化而引起的测试值（电阻值）变化的应变计。4测试原理
将金属粘贴式电阻应变计（以下简称应变计）粘贴在被测结构件表面，通过应变仪测量结构件受力形变时所引起的电阻变化，并将其变化量转化为应变值。依据结构件材料弹性模量和泊松比计算出应力值。
5测试仪器及设备/设施
5.1测试仪器
5.1.1材料力学性能试验仪器
5.1.1.1弹性模量和泊松比试验仪器精度应不低于GB/T22315的规定。5.1.1.2拉伸试验仪器按GB/T228.1的规定。5.1.2应变测试仪器
5.1.2.1应变测试仪器一般包括应变计、静态应变仪、动态应变仪、数据采集系统、信号处理系统、万用表，兆欧表等。
5.1.2.2应变仪应符合JB/T6261的规定，并按JJG623的规定进行检定。5.1.2.3应变计应符合GB/T13992的规定，并按用途、应用条件、极限工作温度选择相应的应变计，宜采用箔式应变计。引出线和测量线应采用屏蔽导线。5.1.2.4万用表的精度等级应不低于0.5级、兆欧表的精度等级应不低于10级。5.1.3工况性能测试仪器
5.1.3.1工况性能测试仪器包括：2
HiiKAoNiKAca
载荷测试仪器
一载荷传感器、测力传感器或已知质量的载荷重块等：a
液压系统测试仪器一一压力传感器，温度传感器、流量传感器等：c）长度测量仪器一钢卷尺，钢板尺、激光测距仪、位移传感器等；d）时间测量仪器一一秒表或时间记录仪等；角度测量仪器一一万能角度仪或数字倾角仪等：e
道路行驶测量仪器一五轮仪或道路行驶试验仪等；g）土壤测试仪器
导——土壤密度仪等；
GB/T33941.1—2017
h）其他辅助测量仪器一一风速表、气压表、温度计、轮胎气压表、发动机转速表、地中衡等。5.1.3.2工况性能测试仪器的量程应与测量值的大小相适应，精度应符合GB/T21153的规定。5.2测试设备/设施
5.2.1工况性能测试设备/设施包括：a）载荷测试设备/设施一一测试用平台、支撑工装、连接工装、钢丝绳、锚定装置、确定载荷作用线位置的工具、剪力墙或挡墙等；b）起吊（升）设备一一起重机（行车）、千斤顶或举升台等；c）场地测试设施一一地面、颠簸块、坡道、凹坑、物料堆、土壤层（堆）、地槽等：d）加载装置一一液压油缸、配重块、负荷牵引测量车等；e）试验台架一一结构件加载试验台、整机道路模拟试验台，FOPS、ROPS、TOPS试验台等；f）试验用辅助工具。
注：以上测试设备/设施按实际测试要求选用，受条件限制也可选用等效的设备/设施。5.2.2防护装置
为防止测试过程达到或超过机器的极限而发生的倾翻、坠落、失速等，应安装必要的防护装置。防护装置应有合适的松弛度，以保证试验过程既能达到试验极限，又能防止其发生危险。6
测试条件
6.1环境条件
6.1.1常温实际工况静态应力测试宜在室内进行，在规定条件下也可在室外进行。测试场地应是坚硬、平坦、干燥的混凝土或钢质平台，场地应有足够的空间。测试环境温度应为5℃～40℃；相对湿度不大于90%：风速不大于4m/s；周围无强烈振动、腐蚀性气体和强磁场干扰。6.1.2常温实际工况动态应力测试应在符合要求的试验场地进行，具体要求应符合机器试验方法的规定。测试环境温度应为0C~40C：相对湿度不大手90%：测量场地应无强烈振动，腐蚀性气体和强磁场干扰。
6.1.3低温工况测试可选择满足试验温度的环境，也可在环境舱内进行。测试过程温度变化不得大于3℃。
6.1.4台架工况应力测试应在室内进行。测试场地应能满足结构件的吊装、安装和拆卸，并有足够的空间。
6.2结构件及材料试样
6.2.1结构件
6.2.1.1结构件表面应清洁，无裂纹，破损和变形。凡准备粘贴应变计的位置，在粘贴部位不小于30mm×30mm的范围内应平整。
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6.2.1.2进行实际工况测试的结构件，充许在整机装配后贴应变计，也可以在零件或部件状态粘贴后再装配成整机。在整机状态无法粘贴或无法粘贴牢固时，应在零件或部件状态粘贴。6.2.1.3台架工况测试的结构件与台架的固定方式应与整机的安装方式一致。6.2.2材料试样
进行力学性能试验的样坏应从与结构件同一材料中切取。无法满足同一材料切取，则试件的6.2.2.1
批号或炉号应与结构件一致。
结构件如进行热处理，样坏应从同批次的结构件或随炉试样中取样。6.2.2.3弹性模量和泊松比试验试样应符合GB/T22315的规定。6.2.2.4拉伸试验试样应符合GB/T228.1的规定。6.3机器
6.3.1测试机器应清洁干净，基本装置应符合GB/T21154的规定，并应符合制造商规定的标准配置。6.3.2测试机器处于出厂状态，按规定加足各种液体。6.3.3测试机器应按司机手册和产品技术规范核定发动机最高空载转速、液压系统安全阀标定压力、制动系统的操纵气压或油压。
7测试点及贴片形式
7.1测试点选择
在结构分析的基础上，确定危险应力区，并对各危险应力区进行测试。危险应力区一般有以下类型：
应力均勾区一一该应力达到屈服强度时，会引起结构件的永久变形；a)
b）应力集中区一一如孔眼、锐角、焊缝、铰点等处产生的集中应力，该区内届服应力的出现不会引起结构件整体的永久变形，但过大的应力集中会影响结构件的疲劳寿命；c）弹性屈曲区一一该区的最大应力并没有达到材料的屈服强度，但可能因发生届曲而导致结构件的破坏。
7.1.2测试点选择宜从以下几个方面确定（不限于）：a）采用有限元等力学分析方法对结构件进行分析，以确定测试点位置；b）参照同类型机器以往测试的结果选择测试点：c）在机器工作过程中结构件易发生破坏的位置选择测试点。7.2贴片形式
7.2.1测试点的应变计结构一般选择单轴、平行轴二栅（也可选择同轴二栅），二轴90°或三轴45°形式。7.2.2如果能够对结构件采用分析法、脆性涂料法或经验法等确定主应力方向，则可沿主应力方向贴上单轴、平行轴二栅（也可选择同轴二栅)或二轴90°应变计。如果主应力的方向无法确定，则应贴上三轴45°应变计
7.2.3对于焊缝测点，所贴的应变计短边距焊缝边缘应不大于3mm。7.2.4对于孔眼、锐角、铰点等集中应力区测点，所贴的应变计短边距其边缘应不大于5mm。7.3贴片施工
7.3.1根据选择好的测试部位和确定的测试点、贴片形式，绘制测试点分布图，对贴片统一编号，并标明应变计的方向。
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7.3.2在结构件测试点的位置上去除覆盖的涂镀层或锈蚀层，用砂轮或砂纸进行必要的打磨，打磨方向宜与贴片方向成45°表面粗糙度在Ra1.6μm~3.2μm为宜。用浸有丙酮或无水乙醇脱脂棉球将贴片位置及周围擦拭干净，直至棉球洁白为止。7.3.3按照测试点分布图的规定，用划针在测点处划出贴片定位线，以保证贴片位置准确。7.3.4在应变计基底面和贴片处涂抹一层薄薄的粘结胶，然后把应变计对准预先划好的贴片标志处，用一小片塑料（如聚四氟乙烯）薄膜盖在应变计上，再用大拇指按压，从应变计一端开始作无滑动的滚动，将应变计下多余胶水或气泡排除。7.3.5将测量导线与引出线焊接（引出线可以焊接后贴片，也可以贴片后再焊接），焊点应小而牢固，并保证焊点与被测表面有良好绝缘和固定。为了防止测试过程应变计脱落、损坏、潮湿，宜采用环氧树脂等绝缘粘贴剂将应变计固封在结构件测试位置上。7.3.6对于测试周期较长或可能受到雨水侵装的贴片，应采用防水保护处理。7.3.7在引出线与应变仪连接之前应先进行通断检查和绝缘阻值检查，应变计电阻值应小于0.2Q，与测试件的绝缘阻值不得小于50MQ。测试步骗
8.1结构件材料力学性能试验
8.1.1弹性模量和泊松比试验按GB/T22315的规定进行，测试记录参见附录A表A.1。8.1.2拉伸试验按GB/T228.1的规定进行，测试记录参见表A.2。注：受条件所限，结构件材料弹性模量、泊松比和届服强度也可取行业推荐的参考值。8.2工况性能测试
8.2.1测试前准备
8.2.1.1根据贴片的电阻值以及测试环境条件，设置单点或公用温度补偿片。具体作法为，在测试结构件无载荷变化的部位或无载荷变化的金属板上粘贴一定数量的温度补偿片。如采用金属板，则金属板应连接在被补偿的贴片附近（连接方式宜采用粘胶带粘贴或捆绑方式），其材质应与被补偿测试点的结构件相同。
8.2.1.2根据测试精度要求选择相应的桥路连接方式（参见附录B），将测试点的应变计和温度补偿片通过引出导线联结在电桥盒上，并引出与应变仪连接的测量导线。8.2.1.3用万用表测量贴片和温度补偿片连接测量导线后的电阻值，测试记录参见表A.3。8.2.1.4将测量导线与应变仪连接。8.2.1.5将电桥盒、应变仪、数据采集系统和信号处理系统等固定在机器或机外的适宜位置上。动态应力测试时应变仪、数据采集系统和信号处理系统等应采取必要的减振和防护措施。8.2.1.6测量导线应沿走线方向与结构件及其他零部件固定（固定方式宜采用捆绑，粘胶带粘贴等方式），测量导线应预留一定的自由长度，以防止机器工作时对测量导线产生损坏。8.2.1.7接通电源，预热仪器，调整应变仪，使各测点电桥平衡。测试前应对应变仪进行标定。8.2.2测试程序
8.2.2.1自重应力测试
在结构件的零应力状态时，测量消除自重载荷影响的基准应变值E。如果无法消除自重载荷影响，可不测零应力状态，但应在报告上注明。5
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2静态应力测试
在规定的典型工况下，测量结构件应变值，每组测量3次，测试记录参见表A.4。取3次读数中，两次读数之差不超过其平均值5%的数据，以算术平均值作为结果值（著3次读数值均满足要求，则取两次较大值的算术平均值作为结果值）。若不能满足要求，则应重新测量或查明原因后重新测量。测量完毕后，关机，卸载。
8.2.2.3动态应力测试
动态应力测试应采用动态应变仪，在规定的典型工况下，按以下规定进行当不能估计测试点应变幅值时可先以最大档位进行一次测量后，再选择合适的测量档位；测试时应对采样频率进行规定；启动数据采集系统和信号处理系统：数据采集系统记录时间应大于机器工况运转时间：测试过程应记录环境、走向（或方向）、时间、作业对象、作业环境、场地或道路条件并作必要的说明，测试记录参见表A.5；
利用数据采集系统和信号处理系统的监控功能，监视各通道应变信号时间历程是否呈稳态和各态历经，观察各通道的信号衰减是否合适，信号是否过载或过小：各工况试验次数不少于3次，每次作业循环次数依数据统计需求确定；测量完毕后，应对数据进行保存，关机、卸载。9数据处理
9.1应力值计算
应变值的修正系数按式（1)进行计算：9.1.1
式中：
元——应变值的修正系数；
-应变计连接测量导线的电阻值，单位为欧姆（2）；R
应变计标称标准电阻值，单位为欧姆（Q)。9.1.2应变值的修正按式（2)进行计算：e=k·e仪
式中：
e仪应变仪显示值，无量纲；
一修正后的应变值，无量纲。
（1）
（2）
注：应变仪具备对测量导线电阻值影响的修正功能，可消除测量导线电阻值影响，则对测试的应变值不进行修正。9.1.3承受单向应力结构件，按式（3)和式（4）进行计算：d,=E(-E0)
d;=Eei
式中：
第i测试点的单向应力值，单位为兆帕（MPa)；弹性模量，单位为兆帕（MPa）；第测试点应变值，无量纲；
第测试点在零应力状态测量的消除自重载荷影响的基准应变值，无量纲。（3）
（4）
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注：式(3)为在结构件的零应力状态时，有测量消除自重载荷影响的基准应变值Ei。式（4)为无法消除自重载荷影响，不测零应力状态。
9.1.4承受二向应力的结构件，按变形能（第四)强度理论计算，其当量单向应力计算公式为：a）当主应力（变）的方向已知，采用二轴90°（二轴分别标注为X，Y方向）应变计测得了两个方向的主应力时，当量单向应力按式(5)计算：a=Va-aa,+a,
式中：
当量单向应力，单位为兆帕（MPa）：-X方向最大主应力，单位为兆帕（MPa）：Y方向最大主应力，单位为兆帕（MPa）。主应力可由主应变求得，按式(6)和式(7)计算：G=E(+)/(1-μ)
=E+)/(1-）
式中：
最大主应变，无量纲；
最小主应变，无量纲；
泊松比。
*（5）
（7）
当主应力（变）的方向未知，采用三轴45（三轴分别标注为a、b、c)应变计测得三个方向的线应变时，当量单向应力按式（8)计算：Ee+e+
式中：
-a应变计的应变，无量纲；
b应变计的应变，无量纲；
一c应变计的应变，无量纲。
安全系数计算
V(e.-Eb)?+(eb-e)
各测试点的安全系数按式（9)和式(10)进行计算：n：=a（或oo.2)/a
n=g,（或α0.2)/0
式中：
a（或apo.2）—
第讠测试点的安全系数；
对于承受二向应力的弹、塑性材料的安全系数：材料的届服强度，单位为兆帕（MPa）。9.2.2取同一工况中，所有测试点计算出的安全系数最小值，作为该工况的安全系数。9.2.3数据统计
#oee中om中o*（8）
·（9）
（10）
将采集的数据依据雨流计数等方法进行统计、分析，并根据需要绘制应力、应力幅值、应力均值与时间、频次等有关曲线或图表。
测试报告
测试报告应包含以下信息：
a）测试目的与要求；
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使用仪器型号、状态及仪器联接方框图（必要时）。机器外形图（必要时）及测试结构件外形图。测试点分布图、编号图及应变计方向图。测试条件：
环境条件；
一走向或方向；
载荷状态；
作业环境；
场地或地面条件等。
结构件：
名称：
材料牌号；
一材料力学性能指标：
一材料弹性模量和泊松比推荐参考值。g）机器：
制造商名称；
机器型号；
机器类型；
测试样机产品验证码；
试验样机工作质量；
一液压回路工作压力或安全压力，单位为千帕（kPa）：行走类型（履带式、轮胎式或步履式机器）；转向形式（铰接转向、滑移转向等）；机器状态（工作时间等）。
测试工况。
各测试点在各种工况下的静态应力值及安全系数。各测试点的动态应力幅值-时间-载荷（或位移）的概率密度函数曲线。动态应力均幅值矩阵。
测试结果的说明和分析。
测试时间、测试人员。
其他需要说明的信息。
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