結(jié)構(gòu)故障的處理方法

1、結(jié)構(gòu)故障的處理方法第1頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二結(jié)構(gòu)故障的處理方法前言裂紋的檢測方法裂紋的處理智能結(jié)構(gòu)的概述第2頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二前言1.起重機(jī)常見的故障起重機(jī)常見的故障有裂紋、變形、嚴(yán)重銹蝕、裂紋、剛度不夠等，其中裂紋是最主要的故障，發(fā)生故障的起重機(jī)80%是由于產(chǎn)生了裂紋。第3頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二其次，材料在實際中制造工藝中是做不到這三點，材料內(nèi)部難免有夾渣、氣孔、加工過程中可能有毛刺、劃傷，焊接過程中存在沒焊透，在變應(yīng)力下有缺陷的位置出現(xiàn)疲勞裂紋。再次，在分析金屬結(jié)構(gòu)負(fù)載情況時，實

2、際的負(fù)載情況是非常復(fù)雜的，而我們?yōu)榱搜芯可系姆奖阃沿?fù)載簡單化。 2.金屬結(jié)構(gòu)的設(shè)計都符合強(qiáng)度要求。但是為什么還是會有金屬結(jié)構(gòu)故障呢？ 首先，設(shè)計時我們采用的是材料力學(xué)的一些設(shè)計理論，然而這些理論是基于材料力學(xué)的三大假設(shè)：（1）材料是均勻的各向同性的（2）構(gòu)件是小變形的 （3）材料是線彈性材料。第4頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二第四，起重機(jī)運行環(huán)境一般十分惡劣，持續(xù)超載工作，溫度變化，金屬氧化腐蝕，加速了裂紋的擴(kuò)展，最后導(dǎo)致失效，給經(jīng)濟(jì)造成了巨大的損失甚至釀成慘重的人員傷亡事故 裂紋產(chǎn)生后必須及時處理否則會造成不可估計的損失，裂紋也是有發(fā)展規(guī)律的，研究它的發(fā)展規(guī)律

3、可以幫助我們在保證生產(chǎn)效率的前提下，安全生產(chǎn)。第5頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二由右圖可知裂紋從開始產(chǎn)生在KIt之前其發(fā)展速度比較快到達(dá)KIc之后KIT之前趨于平穩(wěn)發(fā)展?fàn)顟B(tài)。一過臨界點KIc ，裂紋急速擴(kuò)展，以比產(chǎn)生初期要快很多的速度發(fā)展甚至發(fā)生斷裂所以我們必須在KIc 之前 對裂紋進(jìn)行修補(bǔ)KIt KIc 第6頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二裂紋的檢測方法 滲透檢測法 磁粉探傷法 射線檢測 超聲波檢測 渦流檢測第7頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二 滲透檢測法滲透檢測是用黃綠色的熒光滲透液或者紅色的著色滲透液來顯示放

4、大了缺陷圖像的痕跡從而能夠用肉眼檢查出試件表面的開口缺陷的一種檢測方法。 檢測步驟：1.清洗焊縫將試件浸漬與滲透液中或者用刷子或用噴霧器將滲透液涂在試件表面,如果試件表面有裂紋則滲透液會滲入裂紋清洗焊縫2待滲透液充分滲入,用水或清洗劑將表面的滲透液洗掉第8頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二3在洗凈的試件上涂上調(diào)好的顯像劑或者把顯像材料涂敷在試件上，殘留在裂紋中的滲透液會被顯像劑吸出，在表面形成放大的黃綠色熒光或紅色的印記。噴滲透劑4觀察裂紋進(jìn)行修補(bǔ)。噴顯示劑觀察裂紋進(jìn)行修補(bǔ)第9頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二磁粉探傷法磁粉探傷法是利用磁化后的試

5、件材料在缺陷處會吸附磁粉，以此來顯示缺陷存在的方法。試件在磁化處理后，在缺陷的部分會出現(xiàn)磁極，此時磁力線會出現(xiàn)在外面出現(xiàn)“漏磁”現(xiàn)象，如果把磁粉散落在試件上有裂紋的地方就會吸附磁粉。漏磁現(xiàn)象第10頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二磁粉探傷步驟：1、預(yù)處理，用溶劑把試件表面油脂、涂料及鐵銹去掉。 2、磁化，可以采用旋轉(zhuǎn)磁場探傷儀產(chǎn)生交叉磁軛在構(gòu)件表面產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，使被探 表面上任意方向的缺陷都有最大幅值的正交機(jī)會，可得到最大限度缺漏磁場3、施加磁粉，把磁粉或磁粉調(diào)勻在水中或無色透明沒有制備成懸磁液撒在磁化后的試件上。4、觀察與記錄，非熒光磁粉在光線明亮的地方觀察，熒光磁粉

6、在暗室的紫光燈下觀察在材質(zhì)改變和截面突然變化的地方也會有磁粉痕跡，但不一定是有裂紋，所以必須用其他方法檢測。5、退磁 除去磁粉和除銹，如果不做這些后處理，試件上的磁性會吸引鐵末引起磨損發(fā)生故障。第11頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二射線檢測射線檢測就是用射線穿過物質(zhì)，由于受到物質(zhì)的散射和吸收作用使其強(qiáng)度降低，強(qiáng)度降低程度取決與材料的種類、射線種類及其穿透距離。這樣射線穿過試件的某一面 ，通過強(qiáng)度變化就可以檢測出試件的缺陷 射線檢測法：將射線裝置放在被檢物0.51米的地方，將膠片盒緊貼被檢物后經(jīng)過充分曝光，在暗室內(nèi)顯影、定影、水洗、干燥。將底片放在觀察燈下觀察判斷缺陷。

7、由于有些裂紋面幾乎與射線方向平行，這樣就很難查出，因此要多換幾次方向拍照。疏松針孔夾雜裂紋偏析氣泡第12頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二超聲波檢測超聲波檢測：先用發(fā)射探頭向被測物內(nèi)部發(fā)射超聲波，用接收探頭從缺陷處反射回來或穿過被檢工件的超聲波，并將其顯示儀表上顯示出了，通過觀察與分析反射波或透射波的延時與衰減情況即可獲得內(nèi)部有無缺陷及缺陷位置，大小及性質(zhì)等方面信息。超聲波檢測的分類及方法脈沖反射法（最常用）穿透法共振法按超聲波探傷圖形的顯示方式劃分：A型顯示B型顯示C型顯示按超聲波檢測原理劃分： 第13頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二按探傷波

8、型分類直射探傷法（縱波探傷法）斜射探傷法（橫波探傷法）表面波探傷法板波探傷法按探傷時使用的探頭數(shù)目分有單探頭法雙探頭法多探頭法按接觸方法分類：直接接觸法 （用機(jī)油甘油水玻璃做耦合劑）水浸法兩種第14頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二渦流探傷渦流檢測：把一個通有交流電的線圈靠近某一導(dǎo)體，由于電磁耦合作用會在導(dǎo)體中發(fā)生電渦流。此電渦流又反過來作用原線圈而使其電磁特性發(fā)生改變，其變化情況與導(dǎo)體的種類形狀材質(zhì)均勻度等因素有關(guān)，同時還有線圈與導(dǎo)體之間的相對距離和線圈本身特性有關(guān)。當(dāng)后兩者不變時則線圈的電磁特性的變化就反應(yīng)導(dǎo)體性質(zhì)的變化。這樣檢測線圈的電磁特性的變化，即可獲得關(guān)于被

9、檢試件的材質(zhì)均勻性以及缺陷的種類、形狀和大小等方面的信息。1、檢測結(jié)果可以直接以電信號輸出，可 以用于自動化檢測。2、實行非接觸式測量 檢測速度快。3、對于形狀復(fù)雜的試件檢測有困難。4、對于表面下較深的缺陷檢測有困難。5、除了缺陷，材料的其他因素也會引起輸出變換，成為干擾信號。6、難以通過檢測出來的信號判斷缺陷種類。第15頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二裂紋的處理1確定裂紋產(chǎn)生的原因是否屬于疲勞、銹蝕、脆性、焊接應(yīng)力等，再根據(jù)裂紋產(chǎn)生的原因確定進(jìn)行裂紋堆焊或者更換損傷段母材2確定裂紋的長度和深度，是穿透性裂紋還是非穿透性裂紋，制定相應(yīng)的修理方法3修理非穿透性裂紋采用焊

10、縫沿裂紋深度整個焊頭的單面焊接的方法完成，并沿裂紋端部鉆止裂孔或者反向補(bǔ)焊的對接焊縫施焊，止裂孔不補(bǔ)焊4修理穿透性裂紋 要揭露整個裂紋的長度，并沿裂紋長度方向予制焊縫邊，在裂紋尾部鉆 止裂孔。必要時可采用焊縫反面的底焊和借助墊板焊接。5發(fā)現(xiàn)焊縫有裂紋或其他缺陷時去掉裂紋長度加15mm，然后重新補(bǔ)焊。用氣割方法消除有其他缺陷的焊縫時要修整到有金屬光澤。補(bǔ)焊時該區(qū)域加熱到180200再進(jìn)行 補(bǔ)焊次數(shù)不宜多余3次。第16頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二智能結(jié)構(gòu)智能結(jié)構(gòu)的概念智能結(jié)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀智能結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理第17頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二智能

11、結(jié)構(gòu)是近年來發(fā)展的新型高科技術(shù)材料，是能“感知”外部環(huán)境和內(nèi)部狀態(tài)，并可以通過改變物理參數(shù)或形狀對這些變化和外部刺激作出最佳響應(yīng)的系統(tǒng)。 發(fā)展現(xiàn)狀國外對智能結(jié)構(gòu)的研究是十分活躍的，主要用于航空業(yè)。1.形狀控制 2.損傷探測與修復(fù) 3.振動控制 4.分離機(jī)構(gòu) 第18頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二.1、十分重視對基本規(guī)律、特性、機(jī)理以及模擬計算方法等的研究，并且認(rèn)為這是推進(jìn)智能結(jié)構(gòu)發(fā)展的關(guān)鍵。 2.、基礎(chǔ)研究與工程實際應(yīng)用問題相結(jié)合，而且兩者平行地進(jìn)行，這個研究特點可以說自從智能材料興起和應(yīng)用于工程上后，就出現(xiàn)了。因為智能材料的基本特性密切依賴于結(jié)構(gòu)設(shè)計和力學(xué)分析，而具

12、體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用又對基本材料和復(fù)合方法提出了許多特殊要求。 3.、綜合結(jié)構(gòu)力學(xué)、控制、材料、計算機(jī)及試驗技術(shù)等不同學(xué)科交叉進(jìn)行研究。 4、資金的投入方向決定了研究的重點。美國當(dāng)前主要是圍繞航天器的實際問題來開展研究的，并且規(guī)定了外國人不能參加，這當(dāng)然是屬于先進(jìn)的尖端技術(shù)之列。 國內(nèi)外的智能結(jié)構(gòu)研究特點第19頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二智能結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理智能結(jié)構(gòu)的功能主要依賴于其內(nèi)置的微電子元器件及處理控制水平。微電子元器件及處理控制水平。微電子元器件的基本材料是：壓電材料、電磁材料、形狀記憶合金、電流變體等。還有光纖維做傳感器材料。這些材料多聚細(xì)薄、柔軟、量輕的機(jī)械性

13、能，電磁絕緣性好，耐濕、耐火、耐腐、絕熱等特點。假設(shè)智能結(jié)構(gòu)內(nèi)部各種材料及電子元器件的界面結(jié)合足夠牢固那么就可以借用材料科學(xué)中的單晶體變形方程來說明智能結(jié)構(gòu)工作工作機(jī)理 彈性應(yīng)變分量 柔度張量 應(yīng)力分量 壓電張量 電致張量 電場分 量 熱張量 熱差第20頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二1、智能結(jié)構(gòu)不通電時即， = = =0 微電子元件不工作，此時，=2當(dāng) ， 即電場強(qiáng)加給結(jié)構(gòu)中的電子元器件時就產(chǎn)生了應(yīng)變，這個應(yīng)變不是基質(zhì)結(jié)構(gòu)應(yīng)力引起，這是壓電效應(yīng)。這個應(yīng)變可以被理解為驅(qū)動行程，顯示出壓電驅(qū)動功能。反過來說有了應(yīng)變，電場信息會改變，示出傳感功能。用式子表示即，=0 =第21頁，共24頁，2022年，5月20日，19點13分，星期二3、當(dāng) 時則有：即電場強(qiáng)加給微電子元器件時，按材料科學(xué)所言材料內(nèi)部晶體是中心對稱，就有=0，產(chǎn)生極化，而為電場的二次關(guān)系。也就是電致效應(yīng)，從而顯示出電致驅(qū)動功能，或電致傳感功能。,= 0 = 4、當(dāng) 則有：這與被動結(jié)構(gòu)的熱應(yīng)變項類似。這里可以廣義的理解為外加電場引起結(jié)構(gòu)內(nèi)部特性性能變化。如形狀記憶合金，由電流在材料中產(chǎn)生熱，而引起應(yīng)變，當(dāng)不通電時，材料就實時冷卻，結(jié)構(gòu)保持原型。又如電流變體，當(dāng)外電場作用時，會使易流動的液體變成難流動的固體，外電場改變其粘度也改變，從而顯示出驅(qū)動功能