拉伸狀態(tài)下鋼絲繩微電阻特性分析與測試系統(tǒng)研究.pdf

1、鋼絲繩是由優(yōu)質(zhì)碳素鋼絲捻制成股，再由若干股圍繞繩芯捻制成繩的空間螺旋結(jié)構(gòu)撓性制品。由于材料的特殊性決定了它具有很好的導(dǎo)電性能。鋼絲繩被廣泛應(yīng)用于眾多工程領(lǐng)域，例如交通運(yùn)輸、建筑橋梁、航天航空、通信等眾多領(lǐng)域，其力學(xué)性能至關(guān)重要，但是人們往往會忽略掉其電阻性。微電阻檢測法是一種損傷檢測方便，表征物理意義清晰的手段，其電阻大小能夠反映鋼絲繩的整體損傷狀態(tài)，這種方法在產(chǎn)品檢驗(yàn)，安全評估和實(shí)驗(yàn)研究中具有應(yīng)用前景。因此，開展鋼絲繩拉伸狀態(tài)下微電阻

2、特性分析與測試系統(tǒng)研究對鋼絲繩的高效使用、安全評估和及時維護(hù)以及對其更深入的了解具有重要意義。
　　本論文以鋼絲繩為研究對象，采用電流倒向的四線制測量技術(shù)對鋼絲繩進(jìn)行微電阻測量，基于這一技術(shù)開發(fā)一套微電阻測試儀以及配套的自動檢測上位機(jī)系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上搭建鋼絲繩微電阻自動檢測平臺，基于此平臺開展鋼絲繩在拉伸狀態(tài)下微電阻特性分析實(shí)驗(yàn)，以微電阻為參量全程表征鋼絲繩的拉伸狀態(tài)，獲得不同拉伸狀態(tài)下鋼絲繩微電阻變化規(guī)律，從而反映鋼絲繩當(dāng)前的拉

3、伸狀態(tài)。主要研究內(nèi)容包括：
　　首先，介紹了鋼絲繩的結(jié)構(gòu)和分類，分析了鋼絲繩的電阻特性，對比分析了微電阻測量方法中二線制、三線制和四線制的特征，研究了電流倒向技術(shù)的四線制微電阻測量方法。
　　其次，以6×19+FC標(biāo)準(zhǔn)試件為研究對象，開展鋼絲繩拉伸狀態(tài)下微電阻表征試驗(yàn)，研究鋼絲繩載荷和微電阻值之間的關(guān)系。結(jié)果表明：鋼絲繩在拉伸過程中經(jīng)歷彈性階段、塑性階段和斷裂，在鋼絲繩拉伸的全過程中，鋼絲繩拉伸狀態(tài)和微電阻的變化規(guī)律具有很好

4、的相關(guān)性。同時也驗(yàn)證了微電阻表征鋼絲繩拉伸狀態(tài)的可行性。
　　再次，以ATMEGA128單片機(jī)為硬件平臺和以ICCAVR為軟件平臺開發(fā)微電阻測試儀；以LabWindows/CVI為軟件平臺開發(fā)鋼絲繩自動檢測系統(tǒng)。構(gòu)建了以微電阻測試儀為下位機(jī)，自動檢測系統(tǒng)為上位機(jī)的鋼絲繩微電阻自動檢測平臺。實(shí)現(xiàn)微電阻測試儀的恒流源輸出，電壓采集與放大，鋼絲繩微電阻的實(shí)時四線制測量，數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫并且能夠以坐標(biāo)曲線的方式進(jìn)行查看與分析，數(shù)據(jù)的上限與

5、下限的監(jiān)控，鋼絲繩狀態(tài)監(jiān)控等功能。
　　最后，基于鋼絲繩微電阻自動檢測平臺開展鋼絲繩拉伸狀態(tài)下全程微電阻表征實(shí)驗(yàn)，研究了彈性階段和塑性階段下鋼絲繩微電阻的變化規(guī)律。結(jié)果表明：在鋼絲繩整個拉伸過程中，鋼絲繩的微電阻值隨著載荷的增大而增大；在彈性范圍內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩的微電阻值與載荷成線性關(guān)系，對應(yīng)的微電阻值增量趨于穩(wěn)定；在塑性范圍內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，鋼絲繩的微電阻值隨著載荷的增大而呈非線性加快增長，對應(yīng)微電阻增量也呈現(xiàn)快速增長，鋼絲繩處于屈