基于磁特性参数的钢丝绳剩余强度检测仿真与实验研究

发布时间：2021-11-02 22:33

　　钢丝绳在煤炭、石油、冶金等众多领域中得到广泛的使用,随着钢丝绳服役时间的推移,不可避免地会发生磨损、锈蚀、断丝等损伤。其服役时状态的安全检测具有重要意义,它直接关系到生产状况的正常进展和人员生命的安全保障。因此为保证钢丝绳安全无事故地运行,必须实时、有效地对使用过程中的钢丝绳安全性能进行评估。钢丝绳剩余强度是钢丝绳安全性能评估的重要指标。钢丝绳剩余强度与金属截面积损失直接相关,因此本论文基于理论、仿真分析与实验研究相结合的方式,在金属截面积损失检测、钢丝绳励磁装置优化、钢丝绳剩余强度求解等方面进行了研究。第一,在介绍了基于磁通检测截面损失原理的基础上,对钢丝绳金属横截面积变化与钢丝绳中磁通量之间的关系进行了理论计算,经检测线圈转换再通过积分器积分得到了感应电压与钢丝绳金属截面积变化之间的理论关系,消除了时间变量对检测结果的不利影响,为后续检测提供理论依据。第二,建立了钢丝绳励磁装置及钢丝绳仿真模型,对励磁装置长度、励磁装置与钢丝绳间隙以及钢丝绳在励磁装置的径向位置,对钢丝绳磁化效果的影响进行了有限元仿真研究,通过对比分析得出了有益结论,为钢丝绳励磁装置设计提供理论指导。基于仿真结果优化... 

【文章来源】：青岛理工大学山东省

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 课题研究的意义
    1.2 国内外研究发展与现状分析
        1.2.1 钢丝绳无损检测技术
        1.2.2 钢丝绳电磁检测技术
        1.2.3 钢丝绳检测信号的处理及分析
        1.2.4 钢丝绳电磁无损检测的主要问题
    1.3 本文研究内容
第2章 钢丝绳剩余强度检测及仿真分析
    2.1 钢丝绳剩余强度检测原理
    2.2 有限元分析基本理论
    2.3 电磁场有限元仿真分析的初始与边界条件
    2.4 本章小结
第3章 基于有限元法钢丝绳励磁装置仿真与优化设计
    3.1 引言
    3.2 钢丝绳与励磁装置建模
    3.3 基于有限元软件钢丝绳静磁场分析过程
    3.4 钢丝绳材料属性及有限元网格划分
    3.5 激励源加载和边界条件设定
    3.6 钢丝绳励磁装置仿真研究
        3.6.1 静磁场求解分析
        3.6.2 励磁线圈长度对磁化效果的影响
        3.6.3 励磁线圈与钢丝绳的间隙对磁化效果的影响
        3.6.4 钢丝绳与励磁线圈位置偏心对磁化效果的影响
    3.7 钢丝绳截面积损伤检测
    3.8 本章小结
第4章 钢丝绳剩余强度的有限元分析
    4.1 引言
    4.2 有限元软件ANSYS Workbench及静力分析过程
    4.3 钢丝绳有限元模型建立及三维实体模型网格划分
    4.4 静力有限元应力与应变分析
        4.4.1 静力分析理论基础
        4.4.2 应力与应变分析及后处理
    4.5 基于应变的剩余强度计算
    4.6 基于应力的剩余强度求解
    4.7 本章小结
第5章 基于磁参数钢丝绳剩余强度检测实验研究
    5.1 钢丝绳金属截面积损失检测系统设计
        5.1.1 总体方案的设计
        5.1.2 励磁检测器及屏蔽套筒的分析设计
    5.2 数据处理与采集系统设计
        5.2.1 数据处理与采集硬件系统设计
        5.2.2 软件系统设计
    5.3 实验系统搭建及钢丝绳实验试件的制备
        5.3.1 实验系统的搭建
        5.3.2 钢丝绳试件的制备
    5.4 实验研究及结果分析
    5.5 钢丝绳剩余强度检测
    5.6 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 论文工作总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学位论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多线圈周向磁化的矿用钢丝绳断丝检测磁场仿真研究[J]. 任明月,孟国营,贾一凡.  中国煤炭. 2017(07)
[2]基于ANSYS有限元模拟的钢丝绳单丝拉伸力-磁耦合研究[J]. 苏三庆,马小平,王威,易术春,路秀琪,任广超,牛晓波.  西安建筑科技大学学报(自然科学版). 2017(03)
[3]6×19S-IWRC钢丝绳应力应变数值模拟[J]. 屈文涛,李宁,于渊博,姜珊,王亚娟.  石油矿场机械. 2016(03)
[4]1×7+IWS结构钢丝绳服役中的有限元模拟[J]. 陈向阳,张瑾,唐文亭.  铸造技术. 2014(04)
[5]港口机械设备钢丝绳的应用[J]. 谢志平,邵飞.  科技与企业. 2014(03)
[6]含半球形腐蚀缺陷钢管剩余强度的有限元分析[J]. 杨专钊,刘道新,张晓化.  腐蚀科学与防护技术. 2013(04)
[7]钢丝绳无损检测技术的应用现状[J]. 邢文胜,荣立.  金属制品. 2008(02)
[8]巴特沃兹数字滤波及其在智能测控系统中的应用[J]. 余志强,刘建华,何朝峰,刘宁宁,石彦辉.  电测与仪表. 2007(05)
[9]铁磁材料磁滞回线的研究[J]. 冯本珍.  中国科技信息. 2006(22)
[10]设计数字式巴特沃兹滤波器的新方法[J]. 杨汉生,李明,杨成梧,刘丽.  电测与仪表. 2006(04)

博士论文
[1]裂纹漏磁场数值分析及相关问题研究[D]. 马铁轮.大庆石油学院 2008

硕士论文
[1]基于钢丝绳漏磁检测定量算法研究[D]. 张恩超.哈尔滨工业大学 2013
[2]1×7+IWS结构钢丝绳服役中应力应变的数值模拟[D]. 张瑾.西安理工大学 2009
[3]钢丝绳缺陷漏磁场的有限元仿真研究[D]. 赵敏.哈尔滨工业大学 2008



本文编号：3472498