承载钢丝绳在不同预张力下的弯曲疲劳损伤研究

以6×19+FC点接触式钢丝绳为研究对象,研究钢丝绳在不同预张力下的弯曲疲劳损伤行为,考察不同预张力对弯曲疲劳寿命、损伤量值、外层可见断丝数和钢丝之间的微动磨损的影响,探索其疲劳损伤机制.在自制的钢丝绳弯曲疲劳试验机上开展钢丝绳在不同预张力下的弯曲疲劳试验,采用钢丝绳无损检测仪和人工检测方法分别判定不同预张力下钢丝绳的弯曲疲劳寿命,采用光学显微镜和扫描电镜观察分析钢丝绳的疲劳损伤机制.结果表明,钢丝绳的弯曲疲劳寿命随着预张力的增大而减小,其损伤量值和外层可见断丝数随着弯曲疲劳次数的增加而增大,断丝均发生在外层钢丝与弯曲滑轮磨损严重处,断丝长度有集中现象;其疲劳断裂机理表明,钢丝绳内部钢丝之间的微动磨损亦是影响钢丝绳疲劳寿命的重要因素.     

特种设备用钢丝绳断裂的原因

采用宏观检验、断口分析、显微组织观察、化学成分分析、拆股试验等方法对特种设备用钢丝绳的断裂原因进行分析。结果表明:钢丝绳发生了疲劳断裂。在使用过程中钢丝绳承受着拉、弯、扭、挤、振动等复杂交变应力,使得钢丝绳外层股以及绳芯钢丝局部应力集中,同时在挤压、摩擦过程中温度升高导致表面组织发生相变,进而产生微裂纹,裂纹扩展导致断裂。绳芯钢丝比外层股钢丝磨损得更快,首先失效;在绳芯失效后,外层股钢丝磨损加速,进而导致钢丝绳整体失效。     

不同润滑状态对钢丝绳弯曲疲劳特性影响研究

钢丝绳的润滑状态对钢丝绳的工作特性、使用疲劳寿命有重要影响。以6X19钢丝绳为研究对象,选取了未经油脂润滑部分润滑和充分润滑三种状态钢丝绳,分别在弯曲疲劳试验机上,不同张紧状态下进行了弯曲疲劳试验,对各试件在不同阶段出现的疲劳损伤状态进行了统计分析和显微研究。润滑条件好,钢丝绳同滑轮绳槽之间的油膜使接触状态得到改善,降低了绳内钢丝之间的摩擦因数,钢丝表面不易产生磨损划痕,延缓裂纹的形成和扩展,改善了钢丝绳截面内应力分布状态,减少应力集中现象,使有效承载作用的钢丝数量变多,绳内钢丝得到了充分的拉拔,颈缩断丝在总断丝中所占比例比润滑条件差的钢丝绳高;润滑条件差的钢丝绳,齐平状断口所占比例高,绳内钢丝没有得到充分拉拔,会由于局部损伤而导致断丝;相同润滑条件下,张紧力增大一方面破坏了钢丝绳同滑轮绳槽之间的润滑油膜,另一方面在压应力作用下使绳芯内的润滑油脂不易渗浸到钢丝绳同滑轮绳槽侧,恶化润滑状态。     

钢丝绳弯曲疲劳与磨损试验研究

利用钢丝绳弯曲疲劳试验机,依据GB/T12347-2008《钢丝绳弯曲疲劳试验方法》进行了钢丝绳弯曲疲劳试验.阐述了试验的全部过程,主要包括试验目的、试验方法、试验轮导向轮直径、试验参数、试验结果等.试验完成后,对整体磨损、直径等值减少量、表面断丝、拆股断丝、试验前后破断拉力等进行了统计分析.     

双折线式多层卷绕钢丝绳失效机理研究

以6×36 P.WS-IWRC面接触钢丝绳为研究对象,在自制的多层卷绕钢丝绳磨损试验装置上开展了双折线式多层卷绕钢丝绳损伤与失效行为试验研究,探索了双折线式多层卷绕钢丝绳损伤失效机理。结果表明,双折线式多层卷绕过程中钢丝绳间相互挤压与摩擦滑动引起的外层钢丝磨损与塑性变形是导致钢丝绳外层丝断裂失效的主要原因;钢丝绳承受的损伤大小与其在卷筒上的卷绕位置密切相关,呈“斜楔”式排列的卷筒跃层爬升段及相邻区域钢丝绳卷绕过程承受的损伤最为严重。钢丝绳外层钢丝断裂机理分析表明,外层钢丝断裂行为与钢丝表面塑性流动层内形成的白层组织有关。     

钢丝绳中缺陷的描述方法

研究钢丝绳及钢丝绳中缺陷的描述方法.基于对钢丝绳结构和承载特性的分析,提出一个描述钢丝绳结构的矢量,这个矢量由6个结构参数构成,它们是股层号、股号、股的旋转角(简称股旋角)、钢丝层号、钢丝号和钢丝的旋转角(简称丝旋角).为了引申出缺陷的描述方法,定义钢丝绳中距离的广义度量;定义钢丝、钢丝绳、断丝和磨损,钢丝用8个参数描述,它们是上述的6个结构参数和新增加的两个参数,新增加的两个参数是丝旋角变动和钢丝直径;钢丝绳定义成钢丝的集合;断丝用上述的6个结构参数和新增加的两个参数描述,新增加的两个参数是断口宽度和钢丝直径;磨损用上述的6个结构参数和新增加的两个参数描述,新增加的两个参数是丝旋角变动和磨损比.以密封钢丝绳和六股钢丝绳为例,说明该描述方法的应用.实例表明,在新描述方法的支持下,钢丝绳中的缺陷可以被抽象地用数学语言进行描述.     

微动疲劳参数对钢丝微动疲劳磨损演化的影响*

微动疲劳易引起钢丝表面磨损和横截面积损失,进而造成钢丝断裂失效并缩短钢丝绳使用寿命。不同微动疲劳参数（接触载荷、疲劳载荷、钢丝直径和交叉角度）引起差异的钢丝微动疲劳磨损特性,故研究微动疲劳参数对钢丝微动疲劳磨损演化规律影响至关重要。基于摩擦学理论和Marc仿真软件构建钢丝微动疲劳磨损模型,探究接触载荷、疲劳载荷、交叉角度和钢丝直径对钢丝微动疲劳磨损演化的影响规律。结果表明：钢丝微动疲劳磨损体积主要与接触载荷和疲劳载荷有关;疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积随着接触载荷的增加而增大,且不同接触载荷下疲劳钢丝磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加;随疲劳载荷幅值的增加,疲劳钢丝的磨损深度、磨损率及磨损体积均呈增加趋势;在不同疲劳载荷范围下疲劳钢丝的磨损体积均随着循环次数的增加而呈线性增加;当接触载荷、疲劳载荷及钢丝间摩擦因数相同时,不同交叉角度和不同加载钢丝直径下疲劳钢丝的磨损体积相同。     

多层股钢丝绳直线张拉状态下接触磨损机理研究

为了解多层股钢丝绳内部接触磨损情况,通过不同方法对其在直线张拉状态下的力学特性进行了研究。基于Costello的普通钢丝绳弹性理论,建立了拉力作用下直线状态钢丝绳的受力模型,以18×7+IWS多层股钢丝绳为例,计算得出多层股钢丝绳不同层绳股的应力变化情况;根据钢丝绳的空间几何结构,分析钢丝在接触状态下的受力情况,研究了钢丝接触应力的大小和钢丝间的滑动位移量对钢丝接触状态和钢丝疲劳磨损的影响;利用Abaqus对钢丝绳进行有限元静力学分析,研究了绳股钢丝间的应力变形情况;最后在DIC-MTS试验台进行了钢丝绳直线状态下的拉伸实验,从力学角度分析了多层股钢丝绳疲劳损伤的主要原因,对上述理论分析进行了验证,并得出了多层股钢丝绳在使用中其失效先从内部磨损开始,继而扩展断裂的结论。     

MC尼龙滑轮在起重机上的应用

一般地,钢丝绳的更换是其表面磨损达标或断丝,如其磨损及表面断丝经常出现,不仅增大工人更换钢丝绳的劳动强度,且提高生产成本。     

钢丝绳的磨损与维修

一、钢丝绳的磨损规律1.磨损(1)外部磨损:钢丝绳外周与滑轮槽、卷筒壁、钩头等表面接触引起的磨损属于外部磨损。在外部磨损后绳径将变细,外周表面的细钢丝被磨平,钢丝截面积减小,钢丝绳的破断载荷也相应下降。单周磨损较全周磨损更为恶劣,应尽可能使单周磨损成为全周均匀磨损。     

微米尺度铜键合丝疲劳性能研究

目前,铜键合丝广泛用于集成电路、电子封装等领域,但是铜丝在制造和键合的过程中受到的局部应力和摆动,会不可避免地产生疲劳问题。通过一套以自激振动为原理组装的微结构疲劳试验装置,对不同直径的微米级铜键合丝进行对称弯曲疲劳性能测试。试验结果表明:该试验装置能够成功地对微米级铜丝进行对称弯曲疲劳性能试验;无论是屈服强度、抗拉强度还是弹性模量,直径20μm的铜丝均高于直径30μm、40μm的铜丝,表现出明显的尺寸效应;所有铜丝的疲劳寿命集中在4.5×104~1×107;在相同应力条件下,铜丝的疲劳寿命随着铜丝直径的增加而减小;直径20μm、30μm、40μm的铜丝对应的疲劳强度(N=106)分别为147 MPa、97 MPa、70 MPa。从扫描电子显微镜的断口分析结果可以看出拉伸断口为凿峰状,断口周围表面出现许多相间的条状拉拔痕迹;疲劳断口为平齐正断,两条裂纹起源于试样表面,瞬断区为窄条状。     

中性腐蚀环境下钢丝的微动疲劳行为

在自制的微动疲劳试验机上开展中性腐蚀环境下单根钢丝的微动疲劳实验,考察在相同接触载荷下,不同振幅对钢丝的微动疲劳行为的影响,并用扫描电子显微镜观察疲劳钢丝的磨痕和断口形貌,研究钢丝微动疲劳断裂机制.结果表明:在较大的振幅下,钢丝的微动区均处于滑移状态,而在较小振幅下,钢丝的微动区从滑移状态逐渐转变为黏着状态;磨损机制主要为磨粒磨损、疲劳磨损、腐蚀磨损和塑性变形;钢丝疲劳寿命随着微动振幅的增大而减小;钢丝的疲劳断口可分为3个区域,即疲劳源区、裂纹扩展区及瞬间断裂区.     

带有微动磨损缺口钢丝的疲劳特性

在自制的微动磨损试验机上进行钢丝的微动磨损试验,将微动磨损后的钢丝试样在液压伺服疲劳试验机上进行不同应力比和不同应力幅下的疲劳试验。结果表明,钢丝的微动磨损深度随微动时间和接触载荷的增加而增加,磨损缺口处的应力集中使其成为了裂纹萌生源,也使钢丝试样的疲劳寿命大大降低,微动磨损后钢丝试样的疲劳寿命和磨损深度呈反比关系。通过钢丝疲劳断口的SEM形貌分析了其疲劳断裂机制,断口对应不同的疲劳阶段,可分为裂纹萌生区、裂纹扩展区和裂纹瞬断区。     

基于BP神经网络的钢丝绳损伤定量识别

利用BP神经网络对钢丝绳信号的特征量和断丝数进行训练,选择标准的3层网络将实验数据进行归一化后变换隐层节点数反复多次训练,确定隐层节点数,将效果比较好的网络作为实际断丝检测时调用的网络,通过VC++语言编程,实现钢丝绳检测的智能化。     

72A硬线钢丝拉拔裂纹的形成与扩展机制

通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察，分析了72A硬线钢丝拉拔裂纹形成与扩展机制。结果表明：钢丝在拉拔过程中于表面层状非索氏体和大尺寸非金属夹杂物处形成横向裂纹源，钢丝内部游离态铁素体和夹杂物的交互作用形成裂纹扩展通道。净化钢液，消除大尺寸非金属夹杂物；优化热轧工艺，消除游离态铁素体可避免拉拔断裂。     

不锈钢微丝的制备及组织和性能研究

研究了不同直径的316L不锈钢微丝的组织和性能，并探讨了微丝制备过程中断丝的原因。结果表明，冷拉丝材退火后，随直径减小微丝的晶粒不断细化；随直径减小抗拉强度变化不大，而伸长率却逐渐下降；扫描电镜观察表明，微丝表面局部存在缺陷，而断口观察发现有非金属夹杂物存在；缺陷的存在将影响拉伸试样的伸长率，也是微丝制备过程中引起断丝的主要原因之一。     

Effect of contact load on fretting fatigue behaviour of steel wires

Abstract

The tension–tension fretting fatigue tests of steel wires were performed on a self-made fretting fatigue test equipment under contact loads ranging from 40 to 70 N and a strain ratio of 0·8. The results showed that when the contact load increased, the fretting regime of steel wires transformed from gross slip regime to mixed fretting regime. The fretting fatigue life in the mixed fretting regime was significantly lower than that in the gross slip regime. The main fretting wear mechanisms in the gross slip regime, where there were serious fretting damage and a lot of wear debris, were abrasive wear and fatigue wear. Microcracks were observed in the fretting scar of the mixed fretting regime, and the main fretting wear mechanisms were adhesive and fatigue wears. The fretting wear scar was the fatigue source region, and the fatigue fracture surface could be divided into three regions.     

基于表面温度法的接触线磨耗红外诊断

为解决接触网接触线磨耗检测问题,将红外技术应用到接触线磨耗检测中.开展了接触线磨耗缺陷处温升分析,建立了接触线的表面温度与其横截面积之间的关系,提出了利用接触线缺陷处温度计算横截面积的方法,在测量误差上对接触线磨耗的判断方法进行了评价,在实验室模拟了接触线温升的试验.研究结果表明,利用表面温度法对接触线磨耗的测量误差不...