PCCP断丝破坏规律Ⅱ:数值模拟研究

目前预应力钢筒混凝土管(Prestressed Concrete Cylinder Pipe,PCCP)断丝的数值模拟要么整圈删除断丝,要么将断丝的预应力损失范围假设为固定值,无法依据砂浆损伤程度来判断断丝预应力损失范围是否扩展。本文通过抽象分析砂浆、预应力钢丝和管芯混凝土之间的两两相互作用机制,引入弹簧单元、内聚力模型和塑性损伤模型,提出了管芯混凝土预压应力施加、任意位置钢丝割断和断丝预应力损失范围扩展的全过程模拟方法,明确了调控断丝预应力损失范围的初始大小、扩展时机和扩展幅度的关键参数。基于原型试验建立了恒定内压下集中和离散断丝的数值模型,从内压加载到断丝破坏的全过程角度验证了新模拟方法的合理性,揭示了管芯的预应力损失和破坏规律,使实际工程中各种三维断点分布的模拟成为可能,可为更精准地预测和评估断丝PCCP结构性能提供新手段。

预应力混凝土梁腐蚀断丝水下监测试验研究

采用人工通电加速腐蚀的方法模拟混凝土梁内预应力钢筋的自然断裂过程从而获得真实的断丝声发射信号,应用高频声发射传感器和分布式光纤监测系统从水下采集预应力钢筋断裂时产生的声信号,分析信号的时频域特征和时域统计特征参数,结果表明:断丝信号的超声波段在水中传播时发生频散,应采用20 kHz以下的时域统计特征识别断丝信号;铠装光缆可以接收到在水中传播的断丝信号,其在时频图上表现为一条竖直的条带,并且能量主要集中分布于100~200 Hz。采用时域统计特征参数分析光纤监测信号时,需要设定较小的门槛值截取信号进行分析;对于光纤水声监测工况来说,峰值指标的信噪比较低,裕度和峭度指标更适合于用来识别断丝信号。该研究为开发预应力混凝土结构断丝水下声光纤监测系统奠定了基础。

基于整体与局部纹理特征加权融合的港机装备钢丝绳断丝缺陷检测研究

钢丝绳是港机装备的重要部件,由于作业工况环境恶劣,钢丝绳表面极易引起断丝等缺陷,影响港机装备作业安全。针对港机装备钢丝绳表面油泥严重、光照亮度不均,以及港机装备钢丝绳断丝缺陷能够在钢丝绳股顶钢丝椭圆形区域内有效体现的特点,提出了一种基于钢丝绳整体纹理特征与股顶钢丝椭圆形区域边缘轮廓纹理特征加权融合的钢丝绳断丝缺陷检测方法。首先采用图像降噪、增强、校正技术对钢丝绳原始图像进行预处理。然后采用图像平滑、阈值分割及边缘特征提取技术对股顶钢丝椭圆形区域边缘轮廓进行提取。接着采用局部二值模式(LBP)算子分别提取钢丝绳整体纹理特征与股顶钢丝椭圆形区域边缘轮廓纹理特征,并对钢丝绳整体纹理及边缘轮廓纹理特征进行特征加权融合。最后对加权融合后的特征向量进行主成分分析(PCA)法降维,并应用支持向量机(SVM)技术对钢丝绳断丝缺陷进行检测。研究结果表明:本文提出的方法对实际工况下重油泥、光照不均等钢丝绳断丝缺陷具有较好的检测效果,具有一定的工程应用价值。

基于自发漏磁效应的钢丝束多点断丝损伤检测研究

斜拉索的完整性对斜拉桥的服役安全至关重要。针对斜拉索突出的断丝损伤问题,本工作利用37根钢丝排列组成平行钢丝束模拟拉索试件,设置了不同工况模拟拉索的断丝状态,分析漏磁信号曲线变化特征并构建了特征指标(B_(sd))以定量评估拉索的断丝损伤程度。结果表明:不同断丝率下磁感应强度法向分量(B_(z))曲线两极值间水平间距与断丝宽度呈良好的线性正相关,且极值间距的变化对断丝率的影响不敏感;磁感应强度切向分量(B_(x))、B_(z)值在相同断丝宽度、不同断丝率条件下的增量比在相同断丝率、不同断丝宽度条件下的增量大,说明漏磁信号受断丝率的影响更大;采用二次多项式可以较好地拟合断丝宽度、断丝率与特征指标之间的相关性,不同影响因素与指标的拟合优度均大于0.95;随断丝宽度和断丝率的增加,拟合曲线与曲面的斜率都逐渐减小;通过特征指标在不同影响因素下的增量分析,验证了断丝率对漏磁信号的影响大于断丝宽度。

基于力学仿真分析的PCCP断丝预警及报警阈值评估方法

分析了钢丝的预应力作用机理和管道的破坏过程,提出了一种基于力学仿真分析的PCCP断丝预警与报警阈值评估方法。通过ABAQUS程序建立了PCCP有限元模型,模拟了包括铺设垫层、安装管道、分步回填在内的完整施工过程,计算了不同埋深、不同设计工作压力近百种工况下管道预应力钢丝、钢筒和管芯混凝土的应力状态,提出将管芯混凝土在水锤作用下起裂的最大允许断丝数作为爆管预警阈值,将管道埋地承载力极限状态的最大允许断丝数作为爆管报警阈值,并分析了不同工作内压和埋深条件下PCCP断丝预警与报警阈值之间的关系。

基于磁场梯度张量的拉索断丝监测方法

针对目前兴起的拉索损伤磁记忆检测方法易受环境干扰磁场影响的问题,该研究基于磁场梯度张量和磁荷面积分理论研究温室拉索断丝监测方法,推导拉索钢丝的磁场梯度计算公式,提出拉索断丝位置和断丝数量的判定方法,并采用磁场试验进行对比验证。为了验证试验的可重复性,对于每一种测试工况均设定了2组试验。理论计算表明,3个方向的磁感应强度沿拉索长度方向的磁场梯度(Bxz,Byz和Bzz)曲线均在断丝位置(500 mm)出现突变,一束拉索中断丝2根与断丝1根时3个磁场梯度曲线突变处包围的面积的比值的平均值约为2。磁场试验结果表明,断丝位置为496 mm,与实际断丝位置(500mm)的误差为0.8%,通过2次测量,一束拉索中断丝2根与断丝1根时3个磁场梯度曲线突变处包围的面积的比值的平均值约为2。2次测量结果的差别极小,验证了试验的可重复性和可靠性。实际工程中,取3个磁场梯度判断的断丝数量的平均值,可以有效减小三轴磁传感器探头位置带来的误差。该研究为拉索断丝监测提供了理论依据,且有效排除了环境磁场干扰。

气保焊丝用热轧盘条ER50-6E-ZJ拉拔断丝分析

本钢生产规格为6.5 mm的气保焊丝用热轧盘条ER50-6E-ZJ,在后续拉拔加工至1.8 mm过程,出现拉拔断裂现象。为了查找断裂原因,以气保焊丝用热轧盘条ER50-6E-ZJ及拉拔断丝试样为分析对象,通过显微观测和能谱检测等手段分析其化学成分、力学性能、断口形貌和非金属夹杂物,研究盘条出现拉拔断丝原因。结果表明:带状组织的存在是气保焊丝用热轧盘条ER50-6E-ZJ拉拔断裂的主要原因。其中,化学成分偏析和吐丝温度较高是导致带状组织形成的主要原因。最后通过理论分析并结合实际生产工艺,给出生产改进措施建议。

基于YOLOX的分布式PCCP断丝自动监测方法研究

为了研究一种针对预应力钢筒混凝土管(PCCP)断丝信号的识别技术,设计了使用DN4000mm的PCCP建成模拟测试环境,在非常接近实际工况的情况下进行了1∶1原型断丝监测试验。试验将采集到的断丝信号与之前采集到的运行管道内的噪声信号相互组合,分别通过连续小波变换(CWT)和同步挤压小波变换(SWT)两种方式转化的时频谱图作为断丝信号数据集,采用基于YOLOX的目标检测算法通过提取数据集中断丝信号时频谱图图像特征来判断断丝事件的发生。两组数据集训练出模型的准确率、召回率、F1分数,误检率均达到100%、100%、1和0%。随后的剪枝计算阶段,在保证检测精度不变的前提下,SWT组的剪枝率高于CWT组,最终模型大小仅为1.36 MByte。可见,通过SWT变换得到的时频谱图可以在不损失精度的前提下更大的简化YOLOX模型,为开发PCCP断丝监测系统的嵌入式部署提供了参考。

某型直升机尾桨操纵钢索断丝问题研究分析

某型直升机在外场使用过程中发现批量性尾桨操纵钢索断丝现象,严重影响飞行安全。依据钢索技术标准及工作机理,通过对收集的尾桨操纵钢索断丝时机和断丝数量进行分析,并对钢索断丝进行技术检查,确定为因清洁润滑不到位、装配调整不符合标准等原因导致受力不均,应力集中磨损加剧从而疲劳断丝,疲劳裂纹萌生于钢丝表面微动磨损处,部分钢丝为过载断裂。通过原因分析,制定实用有效的日常维护措施,减少钢索非正常损耗,延长钢索使用寿命,从而避免因钢索断丝导致尾桨操纵失效的发生。

基于Halcon的金属软管断丝缺陷检测方法

针对现有的金属软管网套钢丝断丝破坏检测过程中的人工检测时肉眼难以识别、长时间工作注意力下降影响检测效率与准确度等问题,设计一种基于Halcon的金属软管外网套断丝缺陷检测系统。确定图像的光照方式,利用相机拍摄到有利于分析处理的图像效果;在Halcon中首先对图像进行预处理,然后对图像进行阈值分割并提取出表面断丝缺陷,将破损部位的形状转化为规则形状便于测量,最后对破损位置的尺寸以及软管尺寸进行测量并将数值显示在图框中。实验结果表明:该方法能够清晰地检测出金属软管的破损位置并进行尺寸测量,通过对5种直径不同且缺陷位置与大小均不同的金属软管断丝缺陷部分进行测量可知,采用该方法进行测量时所产生的最大误差为0.22 mm,优于断丝检测精度(0.5 mm),符合检测需求。

基于卷积神经网络的客运索道承载索断丝损伤定量识别方法研究

为了提高客运索道承载索断丝损伤定量识别精度,本文研究提出了一种基于卷积神经网络的断丝损伤定量识别方法。通过对卷积神经网络定量识别模型结构和训练参数进行选取和优化,将得到的目标模型对不同钢丝绳尺寸、断丝数目、断口宽度、内外部的断丝损伤进行定量识别,实验结果表明该模型能准确识别各类断丝损伤,分类准确率达到99%以上。最后通过现场应用进一步证实了所提方法的有效性、准确性和适用性。

GB/T5972--2016不同捻制类型钢丝绳报废断丝数间规律研究

对同类别编号下的交互捻钢丝绳、同向捻钢丝绳,在6d长度范围内或30d长度范围内,GB/T5972—2016显示,一定服役条件下钢丝绳达到报废程度的最少可见断丝数存在约2:1的固定比例关系。分析认为是因为当检查断丝钢丝绳长度为整数倍钢丝绳捻距时,在交互捻钢丝绳、同向捻钢丝绳单根股中二次螺旋钢丝出现的频次比也存在约2:1的固定比例关系。虽然标准给出同类别编号下的交互捻钢丝绳、同向捻钢丝绳达到报废程度的最少可见断丝数不同,但这并不意味着捻制类型会影响钢丝绳使用安全性。在1个钢丝绳捻距上,捻制类型对单根股中二次螺旋钢丝可见频次的贡献为±1,同向捻时为-1,交互捻时为+1。N与N±1有各自清晰含义。

电火花线切割断丝特征及断丝预报的研究

研究了电火花线切割加工中出现断丝时的先兆特征，提出了独特的判别指标．在此基础上应用神经网络理论中的遗传－ＢＰ算法来预报非正常断丝的出现，并用加工过程中采集到的数据对系统进行了验证．

超滤系统膜元件断丝原因分析及优化改进

结合某钢铁公司自备电厂除盐水站超滤系统的运行现状,针对超滤产水水质恶化的问题,分析了造成超滤系统膜元件断丝的多种原因,从工艺优化、设备改进、清洗标准及运行管理等方面提出了针对性改进措施,使除盐水站超滤系统产水水质得到大幅提升,满足了反渗透系统的进水水质要求,保证了除盐水站超滤和反渗透系统的安全稳定运行。

基于涡流原理PCCP断丝的无损检测方法研究

在现代工程项目建设节奏持续加快的趋势下,预应力钢筒混凝土管(PCCP)的应用范围愈发广阔,对其实际性能产生了迫切需求,理应采取更为切合实际的无损检测技术方法对其断丝状况进行专业检测。因此,下文就PCCP断丝无损检测技术现状,以及断丝对PCCP承载力的多方面影响进行分析,在探讨PCCP管道断丝涡流检测数值模拟问题的基础上,从激励线圈设计与磁屏蔽选型等方面,探讨了基于涡流原理的PCCP无损检测系统及应用,阐述了个人对此的几点浅见。

基于人工智能的钢丝绳芯输送带断丝检测技术研究

针对钢丝绳芯输送带传统断丝断丝监测方法效率较低、工人劳动强度大、检测准确度较低等问题,通过分析钢丝绳芯输送带内的钢丝绳结构,提出了一种基于人工智能的钢丝绳芯输送带断丝检测方法,利用神经网络算法提取胶带内钢丝绳断丝特征,实现了定量准确识别。以含有不同类型断丝缺陷的619钢丝绳的胶带为试验对象,利用断丝检测技术进行断丝检测,结果表明,完成长度为2 m的胶带检测仅需3.8 s,对于表面断丝较多的钢丝绳,反馈得到的信号变化率强度较大,最大值为0.498。本次研究取得了满意的实验结果,验证了方案设计的合理性。

自动闭塞特殊区段红灯断丝转移分析

为解决采用自动闭塞的两站由于站间距离过短,无法在区间内设置通过信号机或闭塞分区信号标志牌所导致的两站进站信号机红灯断丝转移的问题,本文研究了CTCS-0级列控系统常态点灯车站、CTCS-2级列控系统常态点灯车站、CTCS-2级列控常态灭灯车站、CTCS-3级列控系统常态灭灯车站的4种应用场景。针对不同场景下的运用情况,提出了各应用场景下进站信号机红灯断丝转移的解决方案,可为类似工程实践提供借鉴。

双捻机生产钢丝绳断丝原因分析及改进

文章通过对双捻工艺的研究,提出产生断丝的重要原因包括退扭方式、张力控制、过线轨迹等。通过改进现有的单丝退扭放线装置,完善放线张力平衡机构,改进过线模具,形成优化的捻合技术,基本达到生产速率与品质的需求。使用双捻机加工钢丝绳,其加工效率较筒捻股提高3倍,捻制张力较管捻股机更易于控制,捻制质量较高,但国内双捻机捻股的使用尚处于初级阶段。在钢丝绳双捻生产中,对钢丝绳产品的品质有较高的标准,因此,怎样有效地处理单根钢丝的断裂,就成了钢丝绳生产中急需解决的问题。文章提出了一种新型的“双捻”方案,对双捻机生产钢丝绳断丝原因分析并且改进,以期为有关工作人员提供参考。

电梯钢丝绳漏磁检测及断丝信号采集系统设计研究

为解决电梯钢丝绳断丝信号采集困难、断丝风险识别准确度低的问题,规避由此引发的电梯故障风险,保证电梯装置的平稳安全运行,本文进行了深入系统的探究,先简要介绍电梯钢丝绳漏磁检测及断丝信号采集系统设计的原理,然后从永磁体选择、磁化模块参数调整、传感器模块设计、计程装置设计等角度入手梳理细节。在此基础上开展系统仿真运行模拟,结果显示系统响应灵敏,可以较为准确地输出漏磁场模拟信号图,为钢丝绳检修、更换提供依据,实践中可以研究使用。

铝(合金)软导体断丝原因分析与工艺改进

针对铝(合金)软导体生产过程中的断丝现象,分析断丝原因,阐述了提升铝(合金)软导体生产效率的难点。结合生产实践,提出束线机设备和退火工艺等方面的改进措施,减少了断丝现象,提升了铝(合金)软导体的生产效率和一次合格率。