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多点锈蚀状态下的钢绞线自发漏磁检测研究
| 论文题名： | 多点锈蚀状态下的钢绞线自发漏磁检测研究 |
| 关键词： | 斜拉桥;钢绞线;锈蚀检测;自发漏磁;磁感应强度 |
| 摘要： | 拉索作为斜拉桥的生命索，其健康状况与桥梁的安全息息相关，如何精确高效地检测拉索内部锈蚀成为亟待解决的国际性难题。针对目前拉索内部锈蚀精准检测技术匮乏，并且钢绞线锈蚀评估与拉索实际构造、状态不符的问题，本文基于自发漏磁检测技术，以多点锈蚀状态下的钢绞线为研究对象，通过理论分析、试验研究和数值模拟，开展钢绞线轴向和环向自发漏磁检测拉索锈蚀度、在役拉索的锈蚀状况评估、拉索多点锈蚀缺陷的识别方法等方面的研究，以达到降低拉索安全运行期间失效风险的目的。主要研究内容与结论包括: (1)分析了拉索锈蚀机理和铁磁性构件自发漏磁检测原理，在二维单点缺陷的电磁场磁偶极子模型的基础上，构建了钢绞线和钢绞线束的多点缺陷磁偶极子模型，为后续的试验研究和数值模拟分析提供了理论基础。 (2)开展了多点锈蚀状态下钢绞线的轴向和环向自发漏磁场分布检测试验，对比了单根钢绞线单点锈蚀与多点锈蚀、钢绞线束的多点锈蚀之间自发漏磁磁感应强度曲线的异同，剖析了多点锈蚀时的漏磁场磁感应强度与单个锈蚀缺陷漏磁场强度之间呈叠加关系，揭示了锈蚀位置、锈蚀宽度和锈蚀程度等因素对多点锈蚀钢绞线轴向和环向磁感应强度的变化规律，明确了不同特征缺陷漏磁场之间的相互影响。在此基础上，依据拉索表面轴向和环向的磁感应强度曲线的变化，提出了判断拉索锈蚀位置和锈蚀程度的方法，证实了自发漏磁检测技术应用于拉索锈蚀检测的可行性。 (3)利用COMSOL多物理场仿真软件，对多点锈蚀状态下的钢绞线自发漏磁轴向和环向的漏磁场分布进行了数值模拟，分析了锈蚀位置、锈蚀宽度、锈蚀程度等因素对缺陷自发漏磁信号分布规律的影响，既与理论分析和试验研究的结果相互对比验证，又弥补了磁偶极子模型和试验设置的不足。 (4)基于多点锈蚀状态下的钢绞线自发漏磁检测理论分析、试验研究和数值模拟的结果，定义了轴向缺陷漏磁场切向分量基本影响宽度、主要影响宽度和完全影响宽度，明确了缺陷漏磁场影响宽度和多点锈蚀状态下的钢绞线缺陷五种形态，构建了环向不同角度下漏磁场图形的面积S和其开方e作为评判试件锈蚀缺陷程度的特征参量，提出了基于自发漏磁的拉索锈蚀检测流程及方法。 |
| 作者： | 杨文琦 |
| 专业： | 土木工程；桥梁与隧道工程 |
| 导师： | 周建庭 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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