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钢丝绳作为重要的承载和牵引工具,被广泛应用于冶金、矿山、旅游、建筑等国民经济建设的诸多行业和部门,其安全状态直接关系到人们的生命和生产安全,对钢丝绳安全状态的诊断具有重要意义。钢丝绳的安全状态取决于它实际承受的张力和受损及材质劣化后的剩余强度的比值。因此,要诊断钢丝绳的安全状态,必须知道其承受的张力及受损后剩余强度的大小。钢丝绳的工作环境一般都比较恶劣,其承受的载荷具有不确定性,再加上其复杂的结构,导致其损伤形式多种多样,张力和剩余强度的检测精确性、智能性、可靠性、实时性都比较差。为此,本文在分析国内外钢丝绳安全状态诊断研究的发展和现状的基础上,提出了基于磁特性参数检测钢丝绳张力和剩余强度的基本原理和方法。首先,根据钢丝绳的结构类型和分类方法,明确钢丝绳的损伤类型。分析了磨损、腐蚀、疲劳、表面损伤四种损伤类型导致的钢丝绳微观状态的变化,同时分析了应力、显微结构和金相组织的变化对钢丝绳磁特性参数的影响,为根据磁特性变化检测钢丝绳张力和剩余强度的研究奠定理论基础。其次,阐释钢丝绳张力和剩余强度检测的磁学和力学基本原理,选择合适的检测方法。从磁性能来讲,钢丝绳是一种铁磁性材料,材料内部同样具有磁晶各向异性、磁致伸缩效应以及磁畴结构,这些性质的外部表征即为磁化曲线和磁滞回线;从机械性能讲,钢丝绳在外力和外磁场的作用下必然会发生能量之间的转化,必定满足能量守恒定理。钢丝绳磁性能和机械性能的分析,为其张力和剩余强度的检测提供了原理指导。在此指导下,分析钢丝绳无损检测方法,选择了基于线圈传感器的磁检测法,制定了钢丝绳张力和剩余强度检测的总方案。利用有限元分析软件优化线圈传感器的结构和尺寸,并且设计制作出线圈传感器。最后,分别建立了钢丝绳所受张力和剩余强度与其磁特性参数之间的关系模型。模型的建立过程是先从理论上分别分析了钢丝绳所受张力和剩余强度与其磁特性参数之间的关系,再设计试验加以验证和修正。详细介绍了试件的制备、仪器和采集板卡的选择过程,根据设计的励磁电路和感应电路,搭建了试验台,设计了信号采集和特征量提取程序,并对得到的试验数据进行了分析,得出结论。根据整个过程的顺序性和继承性,基于LabVIEW软件平台,开发了钢丝绳张力和剩余强度检测及安全系数计算的虚拟仪器系统。