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钢丝绳力磁效应与疲劳损伤漏磁信号监测的研究

周强  
【摘要】: 本文结合交通部 重点科技项目“港口起重机钢丝绳传动件的高性能技术研究”,针对当前钢丝绳电磁检测技术中所存在的问题,以铁磁学为理论基础,以试验和现代数字信号处理技术为手段,对钢丝绳漏磁信号的应力效应、钢丝绳疲劳损伤历程中的漏磁信号变化规律做了深入的研究,对钢丝绳缺陷信号的特征参数和缺陷的定量描述指标做了详细的分析,提出了一种局部缺陷的定量逼近方法。 基于磁畴结构的能量理论,本文首次对钢丝绳周向漏磁密度的应力效应做了深入的理论探讨和试验研究,建立了钢丝绳力磁效应的数学模型。模型的数值计算结果揭示了钢丝绳内部磁化强度随张力变化的规律。试验研究发现,漏磁密度的大小及形态都随钢丝绳张力的变化而改变,随张力增加,断丝峰峰值明显减小,漏磁信号的总体波动强度减弱,漏磁曲线上有应力波纹出现。为此,本文指出利用漏磁密度定量评价钢丝绳缺陷时应充分考虑钢丝绳张力的大小。 通过钢丝绳的疲劳实验,本文首次研究了钢丝绳弯曲疲劳历程中周向漏磁通的变化规律,发现钢丝绳的直线往复段轴向磁导率逐渐增加,且分布趋向均匀一致,而位于滑轮弯曲段钢丝绳轴向磁导率逐渐减小,分布趋向不均匀。研究结果表明:利用漏磁通监测钢丝绳的疲劳损伤有潜在的工程开发价值。 钢丝绳周向漏磁信号沿绳长有丰富的空间波动频率成份。利用多分辨率分析和小波包分析将漏磁信号分解,对不同空间频率区段的漏磁信号做了深入研究。提出了去除干扰重组断丝信号的方法,分析了漏磁曲线上应力波纹的空间频率分量。研究了钢丝绳弯曲疲劳历程中,磁导率在不同空间频率区间的变化规律。 在总结了铁磁材料漏磁影响因素的基础之上,分析了钢丝绳各种缺陷漏磁的特征,重点研究了钢丝绳一股中集中断丝的漏磁特征,指出漏磁波峰的峰值、宽度、峰尖锐度等共同反映集中断丝的信息。 武汉理工大学博士学位论文 分析了钢丝绳LM人和LF的定量描述问题,讨论了轴向检测分辨率在缺陷 定量分析中的重要性,提出了一种基于径向基网络的局部缺陷定量逼近新方法。 该方法将网络的输入和输出与钢丝绳结构尺寸和探头结构尺寸联系在一起,提 高了轴向检测的分辨率,在实例分析中证明了它的有效性和正确性。


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