空間結(jié)構(gòu)中拉力測試的彈性工程磁學(xué)法理論與實踐研究.pdf

1、懸索結(jié)構(gòu)是最古老的結(jié)構(gòu)形式之一。中國現(xiàn)代懸索結(jié)構(gòu)之發(fā)展始于50年代后期和80年代。目前應(yīng)用懸索結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式主要有懸掛體系、斜拉體系、張弦梁屋架、平面索桁架、單層索網(wǎng)、空間索網(wǎng)格以及張拉整體結(jié)構(gòu)等。近幾十年來，隨著索結(jié)構(gòu)被應(yīng)用的越來越廣泛，其設(shè)計計算理論也得到了很大的完善和發(fā)展。索是工程設(shè)施的重要結(jié)構(gòu)構(gòu)件，索力是索結(jié)構(gòu)的一個重要參數(shù)，如何確定施工過程中和使用過程中結(jié)構(gòu)的索張力大小就成為了擺在工程設(shè)計人員面前的一個重大問題。本

2、文論述的彈性磁學(xué)EM(Elasto-magnetic EM)技術(shù)方法是測量預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)和拉索橋中索力的新方法。這種方法能夠克服現(xiàn)有方法的缺點，是一種具有較好穩(wěn)定性和較高精度的無損檢測方法。彈性工程磁學(xué)法又稱為磁通量法，由電磁感應(yīng)現(xiàn)象，兩個線圈組成一個電磁感應(yīng)系統(tǒng)，主要線圈通入直流電，通電瞬時，由于有鐵芯存在，會產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象，也就是說，會在次要線圈中產(chǎn)生瞬時電流，因此在次要線圈中會測得一個瞬時電壓。此感應(yīng)電壓為瞬時，須通過放

3、大器經(jīng)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到。電磁感應(yīng)產(chǎn)生的電流強度以及電壓的大小依賴于鐵芯材料本身，或者說與鐵芯材料的磁導(dǎo)率有著直接的關(guān)系。而且，鐵芯材料的磁導(dǎo)率又與鐵芯的應(yīng)力狀態(tài)相關(guān)，實際上我們可以通過該電磁感應(yīng)系統(tǒng)測量得到的輸出電壓以及鐵芯材料的其他的一些材料參數(shù)(例如橫截面積，溫度)等換算得到材料的磁導(dǎo)率。因而也就可以間接地得到鐵芯材料的應(yīng)力狀態(tài)。首先，本文討論了懸索結(jié)構(gòu)和拉索結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景，介紹了現(xiàn)行的各種對拉索張力進行測

4、量的方法理論。其次，從基本理論著手，詳細(xì)介紹了作為彈性工程磁學(xué)法理論基礎(chǔ)的幾個學(xué)科的基本理論內(nèi)容。闡述了金屬晶體學(xué)的基本理論，包括晶體的結(jié)構(gòu)及其基本性質(zhì)、金屬的基本結(jié)構(gòu)及其性質(zhì)、晶體的結(jié)構(gòu)缺陷以及金屬晶體的能量理論等內(nèi)容一一作了論述；詳細(xì)敘述了電磁學(xué)的基本理論，介紹了鐵磁性物質(zhì)的磁化理論、磁化的微觀機制、磁疇結(jié)構(gòu)以及磁能等各個方面的內(nèi)容。也闡述了索結(jié)構(gòu)的力學(xué)計算理論，推導(dǎo)了單索的平衡方程、幾何方程和變形協(xié)調(diào)方程，并簡要介紹

5、了鋼索的材料性質(zhì)和鋼索錨具的相關(guān)內(nèi)容。然后，本文講述了彈性工程磁學(xué)法的基本原理與測量方法。形成了比較完整的測量原理與測量方法，并研制了基本的測量儀器，有了這些理論、方法以及設(shè)備，就可以進行試驗工作了。接著，論述了一個針對彈性工程磁學(xué)法基本理論和測量方法的驗證性的初步試驗。分析了試驗結(jié)果及結(jié)論，通過試驗結(jié)果，可以得到，輸出電壓值對于不同拉力狀態(tài)具有較好的靈敏度，因此應(yīng)用彈性工程磁學(xué)法測量索拉力的方法的實用性也在試驗中得到了證