本文關(guān)鍵詞：基于磁特性參數(shù)的鋼絲繩疲勞損傷檢測研究

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【摘要】：鋼絲繩作為提升及承載設(shè)備,在生產(chǎn)、運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,其安全性至關(guān)重要。鋼絲繩在長期工作運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生不同程度的疲勞損傷,由于鋼絲繩結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不易檢測,疲勞損傷后表面沒有明顯的塑性變形和裂紋,經(jīng)常在遠(yuǎn)小于材料的屈服極限和強(qiáng)度極限的情況下突發(fā)斷裂,致使整臺(tái)設(shè)備失效、斷裂等,給工業(yè)生產(chǎn)和人身安全帶來極大的隱患,因此,研究出一種新的疲勞損傷檢測方法迫在眉睫,既能確保鋼絲繩在出現(xiàn)嚴(yán)重的疲勞損傷之前及時(shí)更換,又能確保設(shè)備的安全運(yùn)行而且不產(chǎn)生資源浪費(fèi),這對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用具有重要的意義。為此,本文在基于國內(nèi)外鋼絲繩安全診斷狀況和實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上,提出了基于磁特性參數(shù)檢測鋼絲繩疲勞損傷的研究原理和方法。首先根據(jù)鋼絲繩疲勞損傷導(dǎo)致材料內(nèi)部微觀變化規(guī)律,建立鋼絲繩微觀組織變化與磁特性參數(shù)之間的關(guān)系模型。對(duì)鋼絲繩疲勞損傷累積、裂紋萌生、裂紋擴(kuò)展、瞬間斷裂幾個(gè)階段微觀變化作出具體分析,結(jié)合鋼絲繩外表面金相組織的變化,闡述了疲勞損傷導(dǎo)致鋼絲繩磁特性參數(shù)發(fā)生變化的內(nèi)外原因。根據(jù)鋼絲繩磁機(jī)械性能,建立了疲勞損傷與磁特性參數(shù)之間的理論關(guān)系。其次,基于線圈傳感器檢測法,以磁路定律和傳感器設(shè)計(jì)原理為理論基礎(chǔ),分別對(duì)勵(lì)磁器和傳感器進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。對(duì)勵(lì)磁器結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元仿真和測量分析,根據(jù)勵(lì)磁效果擇優(yōu)選出,然后對(duì)其磁場進(jìn)行分析,確定勵(lì)磁線圈長度;建立磁回路,確定套筒及磁極的各設(shè)計(jì)參數(shù);根據(jù)鋼絲繩勵(lì)磁要求,經(jīng)計(jì)算及仿真分析,得出勵(lì)磁信號(hào)的頻率及電壓值。傳感器設(shè)計(jì)首先確定檢測線圈的各參數(shù),然后根據(jù)提離值越小檢測結(jié)果越精確的試驗(yàn)結(jié)果確定檢測線圈的直徑,最后對(duì)積分器電路進(jìn)行設(shè)計(jì),做出檢測裝置。最后,以鋼棒代替鋼絲繩,通過疲勞實(shí)驗(yàn)和SEM顯微觀測,得到不同循環(huán)次數(shù)下的鋼棒內(nèi)部SEM圖和斷口SEM圖,通過具體分析微觀組織變化,明確了疲勞裂紋萌生機(jī)制。以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù),建立微觀結(jié)構(gòu)變化與磁參數(shù)的關(guān)系模型,得出微觀裂紋萌生期時(shí)對(duì)矯頑力的影響較大,裂紋擴(kuò)展期時(shí)對(duì)剩磁的影響較大等結(jié)論,以微觀結(jié)構(gòu)變化與磁參數(shù)關(guān)系為中間量,建立鋼絲繩疲勞損傷與磁參數(shù)之間的關(guān)系模型。根據(jù)疲勞損傷對(duì)多種磁參數(shù)的不同影響,利用磁滯回線包含多個(gè)磁特性參數(shù)的優(yōu)點(diǎn)來對(duì)疲勞損傷進(jìn)行檢測。利用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備,結(jié)合自制的檢測裝置,通過Lab VIEW設(shè)計(jì)出采集程序,研制了鋼絲繩疲勞損傷檢測平臺(tái)。通過Matlab軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分段擬合,繪制出不同疲勞損傷的磁滯回線,并對(duì)其結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：青島理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG115.28;TG356.45

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本文編號(hào)：1287903