鋼絲繩的失效形式因其受載情況復雜而變得多樣化。鋼絲繩按照失效后所表現的外部形態(tài)可將失效形式分為斷裂、磨損及腐蝕3大類(lèi)。斷裂可分為斷絲、斷股和斷繩3類(lèi),是最常見(jiàn)的失效形式,斷絲發(fā)展到一定程度會(huì )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(dòng),經(jīng)過(guò)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。腐蝕是當鋼絲繩處于惡劣的工作環(huán)境時(shí),與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應使表面發(fā)生變化,腐蝕發(fā)展到一定程度會(huì )產(chǎn)生斷裂,嚴重時(shí)能導致鋼絲繩的斷裂。將拆股后的鋼絲繩進(jìn)行拉斷、彎曲和扭轉試驗,根據實(shí)驗結果計算出鋼絲繩抗拉強度并判定其韌性,是目前用來(lái)檢驗和評價(jià)鋼絲繩性能和質(zhì)量的辦法也是作為選用和評價(jià)鋼絲繩的依據。然而由于鋼絲繩受力狀態(tài)復雜,用此方法得出的結論與實(shí)際情況相去甚遠。 與此同時(shí),由于鋼絲繩與卷筒之間為剛柔耦合接觸,則鋼絲繩提升系統運行過(guò)程中,勢必會(huì )產(chǎn)生耦合動(dòng)力學(xué)現象。若采用結構動(dòng)力學(xué)等方法來(lái)解決此類(lèi)問(wèn)題,則會(huì )因理論的局限性導致結論與實(shí)際結果相差較大,并且求解過(guò)程復雜,從而無(wú)法準確真實(shí)的反映現實(shí)情況。因此,開(kāi)展基于剛柔耦合多體動(dòng)力學(xué)的提升系統鋼絲繩理論模型建立、仿真分析與實(shí)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(wú)損檢測從理論上進(jìn)行了探討,但只有磁檢測法得到了實(shí)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(xiàn)法或因設備費用太高、檢測局限性大、檢測信號易受干擾、檢測結果難以記錄等缺點(diǎn),均無(wú)法推廣使用。鋼絲繩無(wú)損檢測技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的探索和研究取得了顯著(zhù)的成果,不同工作場(chǎng)合下應用的多種鋼絲繩探傷儀也相繼出現。然而,檢測時(shí)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則扭轉、徑向晃動(dòng),以及外部環(huán)境溫度的變化和電磁干擾等都會(huì )影響檢測信號,而這些都因為鋼絲繩本身結構原因和使用環(huán)境的不同。另一方面,當前的損傷評價(jià)標準也不甚可靠,很難對鋼絲繩的損傷做出定量分析。因此,當務(wù)之急是研制出高精度的無(wú)損探傷設備,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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