电梯层门主要作用是防止人员坠落电梯井道,因此历来各国都非常重视,往往会对层门提出许多具体的技术要求。为了保障电梯层门的机械强度能满足日常的使用要求,电梯制造与安装国家标准对于电梯层门在静载、动态载荷均具有明确的机械强度及变形参数要求。
为了评估电梯层门在静载、锤击动态载荷下的机械性能,并探索新拓三维SPARK三维高速测量系统在电梯机械性能试验领域的应用,DIC高速测量技术用于电梯层门静载及锤击试验,分析不同状态下电梯层门的变形量。通过高速DIC技术,获取层门在瞬态冲击过程中的离面位移和应变时程。试验数据有助于分析层门结构是否满足标准规范要求,以及分析层门结构设计的可靠性。

电梯层门受朝向井道内方向的外力所涉及的主要是GB 7588.1-201X《电梯制造与安装安全规范》中第5.3.5.3条的规定,概括主要有以下几点。
1、静态
1)300N垂直作用于层门上的任意位置且均匀分布在5cm²的圆形或方形面积上,永久变形不大于1mm,弹性变形不大于15mm,且试验后门的安全功能不受影响;
2)1000N垂直作用于层门上的任意位置且均匀分布在100cm²的圆形或方形面积上(在300s内逐渐增加),试验后没有影响功能和安全的明显的永久变形;
2、动态
从层站侧,用相当于45kg的软摆锤冲击装置从800mm的高度跌落时的撞击能量,从门板宽度方向的中间以符合GB 7588.1-201X 表5所规定的撞击点,撞击层门时,需满足以下条件:
1)可以有永久变形,也允许撞击后的门无法运行;
2)门组件不应丧失完整性,并保持在原有位置,且突进井道后的间隙不应大于0.12m;
3)对于玻璃部分,应无裂纹。
DIC高速测量技术用于电梯层门机械性能试验测试
DIC是一种非接触式光学检测技术,通过对试件表面的灰度数字图像进行采集,通过对灰度数字图像在不同时间的图像变化进行分析计算,达到监测试件表面变形与位移的目的。
新拓三维XTDIC-SPARK三维高速测量系统,通过直接控制高速摄像机采集,基于参考点和时序信息计算追踪点的位移、速度、加速度等数据。试验时将两台高速摄像机分别放置在电梯层门后面,从2个角度拍摄层门背面散斑区域变形,通过新拓三维XTDA动态分析软件获得层门背面的力学响应。

01静态载荷测试
试验中,采用带有球形冲击头分别施加不同的静态载荷于层门上,通过高速摄像机来拍摄层门表面的瞬态弹性变形,XTDA软件根据图像获取试样的三维位移场数据以及关键区域最大位移数据
采用XTDA动态分析软件对2组不同力值加载试验拍摄的散斑图像进行分析处理,得到电梯层门静态载荷下的位移场和关键点位移数据。由下图可知,第一次加载关键点最大变形数据为9.8980mm;第二次加载关键点最大变形数据为11.4618mm,满足弹性变形不大于15mm的国标要求。
第一组力值加载位移场数据:

第二组力值加载位移场数据:

02动态锤击测试
根据GB进行软摆锤冲击试验,同时在电梯层门背面采用XTDIC-SPARK三维高速测量系统搭配的两台高速摄像机采集图像,分析电梯门层背后梁柱部分的实时动态全场位移以及应变。

撞击过程位移场数据
基于高速摄像机采集的图像,XTDA动态分析软件对图像进行计算分析,输出电梯层门背后梁柱实时动态的位移场及应变场,可分析撞击过程瞬态全过程的位移及应变数据。

应变过程数据

位移过程数据
撞击瞬态最大主应变及合位移数据
下图为XTDA动态分析软件输出的梁柱表面中间点的最大主应变及合位移数据,最大主应变为2.0770%,红色区域应变集中则为撞击点。关键点最大合位移为88.0163mm,满足突进井道后的间隙不应大于0.12m的标准要求。

最大主应变

最大主应变分析曲线

合位移

合位移曲线
试验采用新拓三维XTDIC-SPARK三维高速测量系统对电梯层门静态、动态载荷下的变形过程进行了研究,得到了该过程中电梯层门的瞬态力学响应特性。测试数据有助于分析电梯层门在静载、动载下的变形量指标,验证电梯层门系统其强度与刚度是否满足新标准要求。
新拓三维XTDIC-SPARK三维高速测量系统,DIC高速测量技术可分析全场位移、应变区域,数据直观、精准、可视化,在高速冲击、高速振动、高速变形、高速运动、高速旋转等领域取得了广泛的应用。