鋼絲繩的失效形式因其受載情況復(fù)雜而變得多樣化。鋼絲繩按照失效后所表現(xiàn)的外部形態(tài)可將失效形式分為斷裂、磨損及腐蝕3大類。斷裂可分為斷絲、斷股和斷繩3類,是最常見的失效形式,斷絲發(fā)展到一定程度會形成斷股和斷絲,故分析鋼絲繩斷裂的關(guān)鍵是分析鋼絲繩的斷絲失效機理。考察鋼絲繩的斷絲情況,又可以將斷絲分為3種形式:
(1)疲勞斷絲;(2)一次加載斷絲;(3)環(huán)境介質(zhì)引起的斷絲。磨損是由于鋼絲繩接觸表面有相對運動,經(jīng)過物理、機械和化學(xué)作用使得鋼絲繩表面的材料粒子脫離母體,從而使其尺寸、形狀等因素發(fā)生變化。腐蝕是當(dāng)鋼絲繩處于惡劣的工作環(huán)境時,與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使表面發(fā)生變化,腐蝕發(fā)展到一定程度會產(chǎn)生斷裂,嚴(yán)重時能導(dǎo)致鋼絲繩的斷裂。將拆股后的鋼絲繩進行拉斷、彎曲和扭轉(zhuǎn)試驗,根據(jù)實驗結(jié)果計算出鋼絲繩抗拉強度并判定其韌性,是目前用來檢驗和評價鋼絲繩性能和質(zhì)量的辦法也是作為選用和評價鋼絲繩的依據(jù)。然而由于鋼絲繩受力狀態(tài)復(fù)雜,用此方法得出的結(jié)論與實際情況相去甚遠。 與此同時,由于鋼絲繩與卷筒之間為剛?cè)狁詈辖佑|,則鋼絲繩提升系統(tǒng)運行過程中,勢必會產(chǎn)生耦合動力學(xué)現(xiàn)象。若采用結(jié)構(gòu)動力學(xué)等方法來解決此類問題,則會因理論的局限性導(dǎo)致結(jié)論與實際結(jié)果相差較大,并且求解過程復(fù)雜,從而無法準(zhǔn)確真實的反映現(xiàn)實情況。因此,開展基于剛?cè)狁詈隙囿w動力學(xué)的提升系統(tǒng)鋼絲繩理論模型建立、仿真分析與實驗研究勢在必行,具有重要的理論與工程意義。
在鋼絲繩檢測技術(shù)方面,第一臺鋼絲繩探傷儀從1906年研制出至今,雖然鋼絲繩無損檢測從理論上進行了探討,但只有磁檢測法得到了實踐和推廣使用,而超聲波法、電渦流法、聲發(fā)射法、光學(xué)、射線法或因設(shè)備費用太高、檢測局限性大、檢測信號易受干擾、檢測結(jié)果難以記錄等缺點,均無法推廣使用。鋼絲繩無損檢測技術(shù)經(jīng)過多年的探索和研究取得了顯著的成果,不同工作場合下應(yīng)用的多種鋼絲繩探傷儀也相繼出現(xiàn)。然而,檢測時鋼絲繩的損傷深度、寬度和形態(tài)、拉升程度和相對于傳感器的不規(guī)則扭轉(zhuǎn)、徑向晃動,以及外部環(huán)境溫度的變化和電磁干擾等都會影響檢測信號,而這些都因為鋼絲繩本身結(jié)構(gòu)原因和使用環(huán)境的不同。另一方面,當(dāng)前的損傷評價標(biāo)準(zhǔn)也不甚可靠,很難對鋼絲繩的損傷做出定量分析。因此,當(dāng)務(wù)之急是研制出高精度的無損探傷設(shè)備,并能向智能化方向發(fā)展,才能使鋼絲繩檢測技術(shù)得到發(fā)展。
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