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。

Krachow法缝合联合钢丝垂直间断治疗老年髌骨下极粉碎性骨折的疗效

目的研究Krachow法缝合联合钢丝垂直间断固定治疗老年髌骨下极粉碎性骨折的疗效。方法选取2019年1月至2022年3月收治的102例老年髌骨下极粉碎性骨折患者作为研究对象。按随机数字表法分为两组,观察组51例,采用Krachow法缝合联合钢丝垂直间断固定,对照组51例,采用钢丝垂直间断固定。统计分析两组临床疗效、膝关节活动范围(ROM)、膝关节功能Bostman评分及并发症情况。结果观察组临床疗效优良率为88.24%,对照组优良率为64.71%,差异有统计意义(P<0.05)。观察组膝关节ROM、Bostman评分分别为131.51°±6.80°、(28.65±2.20)分,对照组膝关节ROM、Bostman评分分别为115.87°±5.91°、(23.58±2.51)分,差异有统计意义(P<0.05)。观察组并发症总发生率为9.80%,对照组并发症总发生率为27.45%,差异有统计意义(P<0.05)。结论Krachow法缝合联合钢丝垂直间断固定治疗老年髌骨下极粉碎性骨折复位良好,固定牢靠,对周围软组织影响小,并发症少,有利于膝关节功能恢复。

卫星运输T型钢丝绳隔振器刚度及阻尼研究

钢丝绳隔振器可以缓解卫星运输过程中振动产生的危害,但其缺少试验基础研究,无法提供仿真输入,难以准确实现卫星损伤仿真。针对此问题,对T型钢丝绳隔振器刚度及阻尼特性进行了理论分析和试验研究。首先,对钢丝绳隔振器系统的力学特性进行了理论分析,建立了理想的迟滞回环曲线;其次,建立了钢丝绳隔振器静刚度和动刚度力学测试系统;最后,通过准静态加载以构建静刚度条件下压缩、横滚、剪切状态力和位移的关系。在预承载力为5 kN、振幅为1 mm条件下,分别测试了激振频率5~8 Hz条件下的动刚度性能。结果表明:准静态加载条件下,钢丝绳隔振器的力和位移关系较为稳定;动刚度条件下,在5~8 Hz频率之间,动刚度变化较为稳定;等效阻尼随着激振频率的增加而增加。

基于断裂力学的腐蚀钢丝疲劳S-N曲线研究

高强冷拔钢丝因其优异的力学性能被广泛应用于缆索承重结构,服役过程中钢丝腐蚀与断裂威胁着结构安全。钢丝腐蚀后表面的蚀坑因应力集中效应易产生疲劳裂纹,因此腐蚀钢丝剩余疲劳寿命主要取决于裂纹的扩展阶段,且裂纹扩展受到腐蚀程度(初始损伤)的显著影响。精确表征腐蚀程度并准确评估服役期钢丝腐蚀后的剩余寿命,仍是亟待解决的维修难题。首先采用蚀坑最大深度表征钢丝腐蚀程度,以应力强度因子幅作为裂纹扩展驱动力指标,基于断裂力学的Paris公式建立受拉钢丝裂纹扩展理论模型,进而推导腐蚀钢丝的疲劳S-N曲线。大量既有的腐蚀钢丝疲劳试验结果与理论预测值的比较验证了所提理论模型及疲劳S-N曲线的合理性和有效性。含多个蚀坑的钢丝裂纹扩展有限元模拟表明,等效单裂纹适用于多腐蚀坑钢丝疲劳寿命的简化分析。参数分析表明,蚀坑深度和腐蚀环境是腐蚀钢丝疲劳强度的关键影响因素,而应力比和疲劳加载频率影响较小,所提出的S-N曲线在钢丝常规服役条件下适用于评估其剩余寿命,可得到合理的预测结果。基于断裂力学所提的理论方法和疲劳S-N曲线可为腐蚀钢丝的疲劳强度和寿命评估提供参考。

球型钢丝绳隔振器非对称迟滞模型

针对球型钢丝绳隔振器的非线性刚度和阻尼特性导致迟滞模型表征困难的问题,提出了非线性弹性因子和修正因子改进的归一化Bouc-Wen迟滞模型,结合Simulink仿真完善改进的迟滞模型,采用最小二乘法和遗传算法相结合的方法对改进模型进行参数识别。通过数值仿真绘制GGQ25-62L型球型钢丝绳隔振器在不同工况的迟滞环,并和实验数据进行对比。结果表明,参数识别方法准确可靠,实验数据和理论计算曲线具有较强的一致性,该模型能够有效地描述隔振器的动态特性。

基于磁场模型的矿用钢丝绳检测信号特性试验研究

电磁检测是矿用钢丝绳缺陷可靠的检测手段之一。基于电磁法的矿用钢丝绳缺陷检测,目前存在缺陷与信号特性表征规律不明确的问题,定量识别时存在无关信号特性,影响识别准确性。采用三维磁偶极子理论计算、Maxwell模拟仿真与试验相互验证的方法,总结漏磁信号特性与缺陷变化之间的表征关系。首先建立磁场环境下的钢丝绳三维磁偶极子理论模型,应用模型对标准缺陷处进行磁场理论计算并进行Maxwell模拟仿真;分别提取理论值与仿真值的峰/谷绝对值、波宽、峰谷差值、峰谷值宽度四项信号特性,进行缺陷与信号的表征分析;最后设计缺陷进行试验验证,得到试验数值的斯皮尔曼相关系数。试验结果表明:缺陷的宽度、深度与峰/谷绝对值、波宽、峰谷差值3个信号特征值呈正相关,与峰谷值宽度无明显相关性;缺陷长度与峰/谷绝对值呈先上升后下降的趋势,与波宽、峰谷差值、峰谷值宽度呈正相关。并且发现宽度缺陷信号幅值最强,长度缺陷信号幅值最弱,深度信号幅值居中,峰谷差值和峰谷绝对值与缺陷相关性最高。该研究具有一定的工程指导价值。

点蚀效应下超强钢丝疲劳损伤演化及寿命预测

主缆作为悬索桥不可更换的关键承重构件,其钢丝的疲劳寿命将直接影响桥梁的安全性和耐久性。由于主缆通常暴露于侵蚀环境中,往往会产生不同形式的腐蚀效应,其中点蚀是一种破坏力强且十分典型的腐蚀损伤,通常会成为疲劳裂纹萌生的初始点,从而显著降低构件的疲劳寿命。为研究点蚀效应对超高强钢丝疲劳性能的影响,采用能反映腐蚀电化学机理的元胞自动机模型模拟点蚀复杂形成过程,并基于盐雾试验标定演化参数,获得超高强钢丝的表面点蚀坑模型;在ABAQUS中开发基于连续损伤力学的UMAT子程序,实现腐蚀钢丝的疲劳损伤演化与寿命预测,揭示腐蚀程度、蚀坑形状参数对超高强钢丝的损伤演化规律和疲劳寿命的影响。结果表明:采用元胞自动机方法能够准确模拟钢丝点蚀过程,生成的模型可以很好地展现真实的蚀坑形态和特征;在蚀坑处最早出现损伤,前中期损伤速率较慢,后期发展迅速;随着疲劳荷载的加载,蚀坑处会发生应力重分布现象,蚀坑底部的应力逐渐降低,周边应力反而增加;在元胞自动机中以质量损失率表征钢丝腐蚀程度,当钢丝的质量损失率从0.1%增加到0.25%时,其疲劳寿命减少约36.8%;点蚀坑的深宽比越大,形状越尖锐,钢丝越容易发生疲劳破坏。研究结果可为腐蚀环境下超高强钢丝的疲劳寿命评估和提高桥梁的耐久性提供参考。

一种基于单轴向充磁永磁环励磁的钢丝绳无损检测方法

为提高钢丝绳缺陷检测能力,简化励磁结构,提出一种基于单个轴向充磁永磁环励磁的钢丝绳无损检测方法。通过分析钢丝绳缺陷在单个轴向充磁永磁环励磁方法下产生的漏磁场,得到该方法能通过漏磁场感知缺陷运动方向的结论。在此基础上,利用COMSOL软件对该励磁方式进行有限元建模,通过仿真计算缺陷处漏磁的分布,验证了结论的正确性,分析了影响漏磁场的因素,并结合霍尔元件性能参数,给出了传感器的最佳布置位置。最后,通过设计信号调理电路,结合3D打印实现传感器结构,完成了实验平台搭建。仿真结果表明,对于同一缺陷,基于该励磁方式产生的最大漏磁场明显大于传统方式。实验结果表明,对于10 mm粗的钢丝绳,当霍尔元件布置的提离值为3 mm和8 mm时,均能够通过缺陷处漏磁信号感知钢丝绳运动方向。

钢绳环式无级变速器钢丝磨痕几何特征研究

摩擦磨损分析对钢丝绳的寿命预测和可靠性理论具有关键意义。以6×7+IWS钢绳环为研究对象,利用ABAQUS软件对其内部钢丝间的微动磨损进行仿真。在接触载荷为1N和循环次数为50000的情况下,研究了交叉角度为30°、45°、60°、90°时下钢丝试样的磨痕深度、面积和体积的演变规律。仿真结果表明,在θ=30°时,磨痕深度和磨痕体积最小,分别为0.0034mm、1037.483×10^(-5)mm^(3);在θ=90°时,磨痕深度和磨痕体积最大,分别为0.0082mm、1040.831×10^(-5)mm^(3)。在相同交叉角度下,上钢丝的磨痕深度小于下钢丝的磨痕深度,上钢丝的接触面积总是大于下钢丝的接触面积。当上、下钢丝总磨痕深度达到报废标准时,30°、45°、60°和90°交叉试样所需的循环次数依次为608696、509091、466667和437500次。本研究为钢绳环在微动磨损下的磨痕几何特征和寿命预测提供了理论依据。

圆形预应力钢丝缠绕正交预紧机架的缠绕分析计算

在预应力钢丝缠绕正交预紧机架结构的基础上提出了一种全新的机架型式——圆形预应力钢丝缠绕正交预紧机架。对该型机架的缠绕进行理论分析和计算,进而求得缠绕施工张力表,为钢丝缠绕施工提供重要理论依据。该型机架的研发是超重型承载机架结构的重要技术突破。

钢丝绳芯传送带损伤的漏磁检测

钢丝绳芯传送带是用于输送物料的高强度传送带,广泛应用于采矿、建筑、冶金等领域,其在长时间运行后,内部钢丝绳会出现断丝、磨损等缺陷,影响生产安全。基于漏磁检测技术开展了钢丝绳芯传送带的损伤检测,首先建立了含有不同类型和不同截面积损伤的传送带漏磁检测有限元模型,分析了缺陷漏磁场空间分布特性和变化规律,然后在实验室条件下开展传送带漏磁检测试验,采用滑动平均降噪与小波降噪相结合的方法对检测信号进行降噪处理,降噪后的信号能够清晰地显示出缺陷损伤严重程度。仿真和试验结果表明,漏磁检测技术能够检测出钢丝绳芯传送带中不同类型和不同截面积的损伤,能够为传送带使用和维护提供决策依据。

1×1钢丝帘线的开发与性能探讨

开发1×1钢丝帘线,并研究其性能。结果表明:采用校直器校直和加捻反扭两种工艺均可以得到符合设计要求的1×1钢丝帘线,校直器校直的钢丝帘线残余扭转更稳定,而加捻反扭的钢丝帘线直线性更好;在材料确定的情况下,1×1钢丝帘线的弯曲刚度和低负荷伸长率主要与直径相关,而与强度关系不大;在1500 MPa试验压力下,1×0.30ST钢丝帘线的亨特疲劳性能比2×0.30ST钢丝帘线更好。

改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定治疗髌骨下极骨折的效果及对骨代谢、疼痛因子的影响

目的:对比改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定与钢丝张力带联合微型钢板固定对髌骨下极骨折患者术后膝关节功能及生活质量的影响,以及两者对骨代谢、疼痛介质的影响。方法:回顾性选取鹰潭一八四医院2021年6月—2022年12月诊治的99例髌骨下极骨折患者临床资料,根据手术方法不同,将改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定的髌骨下极骨折的患者作为观察组(50例),将钢丝张力带联合微型钢板固定的患者作为对照组(49例)。随访12个月,观察两组手术时间、切口长度、术中出血量、术后骨折愈合及功能恢复情况(Böstman评分、膝关节活动度)、术前术后疼痛视觉模拟评分(VAS)、术后3个月日常生活能力(Barthel指数)、骨代谢指标[血清骨钙素(BGP)、骨碱性磷酸酶(BALP)、骨膜蛋白(POSTN)]及疼痛介质水平[血清神经肽Y(NPY)、前列腺素E_(2)(PGE_(2))、P物质(SP)、多巴胺(DA)]。结果:两组手术时间、切口长度、术中出血量差异均无统计学意义(P>0.05);骨折愈合情况及功能恢复:两组术后骨折愈合时间差异无统计学意义(P>0.05),术后12个月观察组Böstman评分[(28.04±1.93)分]高于对照组[(25.53±2.45)分](P<0.05),两组术后膝关节活动度随着时间逐渐增高(P<0.05),且观察组术后1、3、6个月膝关节活动度均高于对照组(P<0.05)。观察组膝关节功能优率高于对照组(P<0.05);疼痛评分:两组术前、术后3 d、术后7 d的VAS评分差异均无统计学意义(P>0.05),术后30 d,观察组VAS评分低于对照组(P<0.05)。观察组Barthel指数为(82.53±10.29)分,高于对照组的(70.16±8.45)分(P<0.001)。术后30 d,观察组BGP、BALP、POSTN水平均高于对照组,NPY、PGE_(2)、SP、DA均低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。两组均无术后并发症。结论:改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定与钢丝张力带联合微型钢板固定治疗髌骨下极骨折均安全有效,调节骨代谢,抑制疼痛介质,改善患者膝关节功能,提高生活质量,但改良垂直钢丝联合钢丝环扎内固定在改善髌骨下极骨折患者膝关节功能方面更为优秀。

镀锌钢丝拉拔出成品模单丝温度影响因素分析

钢丝绳生产过程中常出现因捻制断丝导致产品合格率下降,生产效率降低。分析了镀锌钢丝拉拔过程中影响出成品模单丝温度的主要因素。结果表明:出成品模单丝温度最主要的影响因素是最后1道次的压缩率,最后道次的压缩率较大,出成品模单丝的温度越高;最后道次压缩率较小,出成品模单丝的温度越低。生产过程中的拉拔速度、镀锌钢丝的抗拉强度对出成品模单丝温度无明显影响。

缆型钢丝圈在半钢轿车子午线轮胎中的应用

以245/45R18100W轮胎为例,研究缆型钢丝圈替代六角形钢丝圈在半钢轿车子午线轮胎中的应用。结果表明,采用缆型钢丝圈生产工艺性能良好,可有效减小轮胎质量,降低滚动阻力,提高抗撞击性能,显著增强轮胎在使用过程中的抗风险能力。

胎圈钢丝附胶粘合性能的影响因素分析

研究胎圈钢丝附胶配方设计和硫化方案对其与胎圈钢丝粘合力的影响。结果表明,延长胶料的t_(10)以确保硫黄与金属的化学反应充分,可以显著提高胎圈钢丝附胶与胎圈钢丝的粘合力;与粘合树脂SL-3022相比,补强树脂SL-2101搭配适量的促进剂HMT可以在一定程度上提高粘合力;氧化锌和硬脂酸用量对胶料的t_(10)影响不大,对粘合力的影响也不明显;硫化时保证加压时间超过t_(10)即能保证足够的粘合力。

升船机钢丝绳-缓冲油缸防撞装置设计方法

钢丝绳-缓冲油缸防撞装置主要应用于过船规模较大的升船机工程中,目前关于该形式防撞装置设计方法的研究甚少,且存在一定局限性,直接影响防撞装置的布置和设计。基于船舶与防撞装置撞击过程中能量转换以及空间几何关系的分析,提出钢丝绳-缓冲油缸防撞装置设计计算方法,包括钢丝绳张力、船舶水平行进距离和油缸缓冲行程等重要参数的设计计算和控制条件的确定。通过设计计算结果与向家坝升船机钢丝绳-缓冲油缸防撞装置实船试验结果的比较,验证了本设计方法的安全性和合理性。提出的设计方法可为升船机钢丝绳-缓冲油缸防撞装置的设计和改造提供参考。

一种新型塔式起重机钢丝绳自动计数缠绳截取装置的设计

为方便塔式起重机钢丝绳的更换,设计了一种新型钢丝绳自动计数缠绳截取装置。首先,介绍了钢丝绳的传统换绳方法和旧钢丝绳截取装置,分析了传统方法和旧截绳装置存在的缺陷和需要解决的问题;然后,针对传统方法和老旧钢丝绳截取装置的缺陷,在现有钢丝绳截取方法的基础上,结合施工现场需求,设计了一种新的钢丝绳截取装置;最后,经实践验证,该新型钢丝绳截取装置能提高钢丝绳截取效率,计数准确,减少钢丝绳的折弯损坏量,能满足钢丝绳大批量截取更换的要求,与原装置相比,其性能更优越。

2060 MPa级高强钢丝高温力学性能及破断模式

采用非接触式光学应变测试系统,跟踪测试了2060 MPa级高强钢丝试件在20~900℃下的全过程应力-应变曲线,建立了高温钢丝各力学性能指标的高温函数模型,得到其高温破断参数.结果表明:高温下高强钢丝试件的各力学性能指标均有不同程度折损.当温度低于200℃时,试件的力学性能指标折损率不超过10%,破断模式为脆性破坏;当温度超过200℃后,试件的各力学性能指标折损率显著增大,破断模式逐渐由脆性破坏转变为塑性破坏.

玉米秸秆-轮胎钢丝混杂纤维混凝土的抗压性能和抗冻性能研究

通过在混凝土中添加不同掺量的玉米秸秆纤维和轮胎刚丝纤维,分析了玉米秸秆纤维和废旧轮胎钢丝纤维的掺量对混凝土7 d和28 d的立方体抗压强度的影响,同时也进行了抗冻性试验。研究表明:在适量的纤维掺量下,玉米秸秆纤维和轮胎钢丝纤维对混凝土7 d和28 d的立方体抗压强度都具有提升效果,最优组掺量为0.6%的玉米秸秆纤维,1.0%的轮胎钢丝纤维,抗压强度分别比基准组提高了8.78%和15.92%;两种纤维的掺入也提高了混凝土的抗冻性,最优组较基准组在冻融循环25、50、75次时的损失率分别降低3.63%、4.46%、7.31%。