空間結構中拉力測試的彈性工程磁學法理論與實踐研究.pdf

1、懸索結構是最古老的結構形式之一。中國現(xiàn)代懸索結構之發(fā)展始于50年代后期和80年代。目前應用懸索結構的結構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、空間索網格以及張拉整體結構等。近幾十年來，隨著索結構被應用的越來越廣泛，其設計計算理論也得到了很大的完善和發(fā)展。索是工程設施的重要結構構件，索力是索結構的一個重要參數(shù)，如何確定施工過程中和使用過程中結構的索張力大小就成為了擺在工程設計人員面前的一個重大問題。本

2、文論述的彈性磁學EM(Elasto-magnetic EM)技術方法是測量預應力結構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。彈性工程磁學法又稱為磁通量法，由電磁感應現(xiàn)象，兩個線圈組成一個電磁感應系統(tǒng)，主要線圈通入直流電，通電瞬時，由于有鐵芯存在，會產生電磁感應現(xiàn)象，也就是說，會在次要線圈中產生瞬時電流，因此在次要線圈中會測得一個瞬時電壓。此感應電壓為瞬時，須通過放

3、大器經由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)得到。電磁感應產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率有著直接的關系。而且，鐵芯材料的磁導率又與鐵芯的應力狀態(tài)相關，實際上我們可以通過該電磁感應系統(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率。因而也就可以間接地得到鐵芯材料的應力狀態(tài)。首先，本文討論了懸索結構和拉索結構的研究現(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，詳細介紹了作為彈性工程磁學法理論基礎的幾個學科的基本理論內容。闡述了金屬晶體學的基本理論，包括晶體的結構及其基本性質、金屬的基本結構及其性質、晶體的結構缺陷以及金屬晶體的能量理論等內容一一作了論述；詳細敘述了電磁學的基本理論，介紹了鐵磁性物質的磁化理論、磁化的微觀機制、磁疇結構以及磁能等各個方面的內容。也闡述了索結構的力學計算理論，推導了單索的平衡方程、幾何方程和變形協(xié)調方程，并簡要介紹

5、了鋼索的材料性質和鋼索錨具的相關內容。然后，本文講述了彈性工程磁學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。分析了試驗結果及結論，通過試驗結果，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，因此應用彈性工程磁學法測量索拉力的方法的實用性也在試驗中得到了證