在役拉索金属截面积测量方法

摘要

拉索广泛应用于大跨度桥梁、大型建筑、游览设施,为确保其安全运营,在役定期检测十分必要。本学位针对拉索大直径、厚保护层的结构特征,对在役拉索金属截面积测量方法和关键技术进行系统、深入的研究,实现了拉索金属截面积变化量的精确测量和变化部位的准确测定。
　　为解决拉索金属截面积变化量的测定问题,提出了一种基于导出磁通量的磁性测量方法。建立了该测量方法的磁阻分析模型,揭示出测量点处霍尔元件输出电压变化率与拉索金属截面积变化率成正比关系。然后,通过实验进行了验证。系统地分析了测量系统的标定、截面积变化的径向位置、磁化电流的大小、导磁磁路的数量、霍尔元件的放置位置、拉索的应力等对测量精度的影响。
　　为确定拉索断面上金属截面积变化的部位,提出了一种基于磁通量离散阵列模型的测定方法。构建出金属截面磁通量离散阵列模型及测量方程组,并经过实验进行了验证。为满足在线实时定位测量的要求,引入粒子群优化算法解决模型参数的优化迭代计算,完成反演定位测量问题的快速求解。通过实验验证了该反演定位测量方法的有效性。
　　针对拉索直径大、难以有效磁化的特点,采用有限元仿真计算,分析了拉索磁化线圈长径比、层数等参数对磁场分布的影响规律,给出了非均匀磁化时不同长径比、不同磁导率、整体磁化、局部磁化等条件下圆柱棒的退磁因子,研究了退磁场的作用规律,在此基础上,并通过圆柱棒和拉索钢丝束局部磁化效果的等效性分析,得到了可使拉索局部磁化效果最优的主路技术磁化方法,有效减小了磁化器的重量。为适应不同的应用需求,提出了分离式和可重构式两种爬行器结构,在现场进行了爬升实验,爬行器样机负载能力强、体积小、重量轻、拆装方便,能够适应不同直径拉索的在役检测。这两项技术是解决工程化在役拉索检测的关键。

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1 绪 论

1.1 概述

1.2 在役拉索无损检测技术的研究现状

1.3 磁性无损检测技术的研究现状

1.4 论文框架和主要研究工作

2 基于导出磁通量的拉索金属截面积变化量测量方法

2.1 引言

2.2 基于导出磁通量的拉索金属截面积变化量测量原理

2.3测量原理的实验验证

2.4标定方法研究

2.5金属截面积变化量测量性能评估

2.6金属截面积变化量测量的影响因素

2.7 本章小结

3 基于磁通量离散阵列模型的金属截面积变化部位测定方法

3.1 引言

3.2金属截面积变化部位测定计算的正演模型

3.3 基于粒子群优化算法的金属截面积变化部位反演测定方法

3.4 本章小结

4 在役拉索金属截面积测量系统关键技术研究

4.1 引言

4.2 基于有限元分析的拉索的技术磁化

4.3 在役拉索金属截面积测量爬行器的研制

4.4 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2工作展望

致谢

参考文献

附录1 攻读博士学位期间发表学术论文目录

附录2 攻读博士学位期间获得的奖励