基于失效模式的起重裝備服役健康監(jiān)測

第 章 緒論1 

1.1 起重裝備發(fā)展趨勢及其特點1 

1.2 國內(nèi)外結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測發(fā)展現(xiàn)狀5 

1.3 起重裝備健康監(jiān)測體系構(gòu)建10 

1.4 本書主要內(nèi)容11 

第 章 起重機類型及典型失效模式12 

2.1 概述12 

2.2 起重機的類型12 

★ 2.2.1 橋架型起重機12 

★ 2.2.2 臂架型起重機16 

★ 2.2.3 纜索型起重機18 

2.3 起重機的構(gòu)成20 

★ 2.3.1 橋架型起重機的組成20 

★ 2.3.2 臂架型起重機的組成22 

★ 2.3.3 纜索型起重機的組成26 

2.4 起重機典型失效模式分析28 

★ 2.4.1 金屬結(jié)構(gòu)典型失效模式分析28 

★ 2.4.2 零部件典型失效模式分析28 

★ 2.4.3 機構(gòu)典型失效模式分析30 

2.5 事故案例31 

第 章 起重裝備結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)光纖 

光柵監(jiān)測33 

3.1 概述33 

3.2 光纖光柵傳感器監(jiān)測基本原理與傳感 

特性33 

★ 3.2.1 光纖光柵傳感基本原理34 

★ 3.2.2 光纖光柵溫度特性37 

★ 3.2.3 光纖光柵應(yīng)變特性38 

★ 3.2.4 光纖光柵溫度應(yīng)變交叉敏感 

特性39 

★ 3.2.5 典型光纖光柵應(yīng)變傳感器40 

3.3 FBG應(yīng)變傳感器的應(yīng)變傳遞機理42 

★ 3.3.1 表面粘貼式FBG應(yīng)變傳感 

器應(yīng)變傳遞機理42 

★ 3.3.2 埋入式FBG應(yīng)變傳感器應(yīng) 

變傳遞機理44 

3.4 常用的光纖布拉格光柵解調(diào)方法45 

★ 3.4.1 基于光纖F-P可調(diào)諧濾波法45 

★ 3.4.2 基于光譜儀檢測的解調(diào)技術(shù)46 

★ 3.4.3 非平衡Mach-Zender干涉法46 

3.5 FBG傳感器性能退化分析47 

★ 3.5.1 熱導(dǎo)致的FBG傳感器性能 

退化47 

★ 3.5.2 應(yīng)力導(dǎo)致的FBG應(yīng)變傳感 

器性能退化47 

3.6 工程應(yīng)用48 

第 章 起重裝備結(jié)構(gòu)疲勞損傷磁 

效應(yīng)監(jiān)測56 

4.1 概述56 

4.2 結(jié)構(gòu)疲勞損傷演化過程及度量56 

★ 4.2.1 疲勞損傷過程的不同階段56 

★ 4.2.2 位錯對結(jié)構(gòu)疲勞損傷的影響57 

★ 4.2.3 結(jié)構(gòu)疲勞中的累積損傷理論60 

4.3 結(jié)構(gòu)疲勞損傷和磁滯特性關(guān)系理論62 

★ 4.3.1 金屬結(jié)構(gòu)的磁化特性62 

★ 4.3.2 磁化效應(yīng)J-A理論模型63 

★ 4.3.3 疲勞損傷與磁滯特性的關(guān)系 

分析65 

4.4 起重裝備結(jié)構(gòu)疲勞損傷磁監(jiān)測試驗平臺67 

★ 4.4.1 疲勞損傷磁監(jiān)測裝置67 

★ 4.4.2 磁傳感器67 

★ 4.4.3 疲勞損傷磁監(jiān)測試驗平臺68 

4.5 起重裝備結(jié)構(gòu)疲勞損傷磁監(jiān)測試驗69 

★ 4.5.1 磁傳感器的磁路分析69 

★ 4.5.2 結(jié)構(gòu)疲勞損傷不同時的磁滯 

回線70 

★ 4.5.3 磁滯回線磁參量與疲勞損傷的 

關(guān)系71 

★ 4.5.4 多組試件的疲勞損傷磁監(jiān)測 

試驗結(jié)果72 

第 章 起重裝備結(jié)構(gòu)疲勞裂紋超聲 

導(dǎo)波監(jiān)測75 

5.1 概述75 

5.2 超聲導(dǎo)波基本理論75 

★ 5.2.1 超聲導(dǎo)波基本概念75 

★ 5.2.2 自由板中的超聲導(dǎo)波76 

★ 5.2.3 超聲導(dǎo)波頻散方程78 

5.3 超聲導(dǎo)波監(jiān)測傳感技術(shù)與系統(tǒng)82 

★ 5.3.1 超聲Lamb波監(jiān)測原理82 

★ 5.3.2 超聲Lamb波傳感器83 

★ 5.3.3 傳感器陣列技術(shù)84 

★ 5.3.4 超聲導(dǎo)波監(jiān)測系統(tǒng)85 

5.4 超聲導(dǎo)波監(jiān)測信號分析與處理技術(shù)86 

★ 5.4.1 頻譜分析技術(shù)87 

★ 5.4.2 時頻分析技術(shù)87 

5.5 超聲Lamb波缺陷定位成像技術(shù)89 

★ 5.5.1 基于損傷概率成像算法的層 

析成像原理89 

★ 5.5.2 圓弧成像原理90 

★ 5.5.3 橢圓成像原理91 

5.6 金屬板結(jié)構(gòu)超聲導(dǎo)波監(jiān)測試驗91 

第 章 起重裝備結(jié)構(gòu)損傷演化聲 

發(fā)射監(jiān)測95 

6.1 概述95 

6.2 聲發(fā)射監(jiān)測理論基礎(chǔ)96 

★ 6.2.1 聲發(fā)射波的傳播96 

★ 6.2.2 凱賽爾效應(yīng)和費利西蒂效應(yīng)98 

★ 6.2.3 聲發(fā)射監(jiān)測原理98 

6.3 聲發(fā)射監(jiān)測傳感技術(shù)99 

★ 6.3.1 傳感器工作原理99 

★ 6.3.2 傳感器的類型99 

★ 6.3.3 傳感器的結(jié)構(gòu)100 

6.4 聲發(fā)射信號處理方法100 

★ 6.4.1 聲發(fā)射信號的參數(shù)分析方法100 

★ 6.4.2 其他信號處理方法103 

6.5 典型聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)105 

★ 6.5.1 聲發(fā)射監(jiān)測系統(tǒng)105 

★ 6.5.2 基于光纖傳輸?shù)穆暟l(fā)射監(jiān) 

測系統(tǒng)108 

6.6 聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)的實驗及應(yīng)用109 

第 章 起重裝備減速機運行狀態(tài) 

健康監(jiān)測116 

7.1 概述116 

7.2 起重裝備減速機失效模式116 

7.3 起重裝備減速機運行狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)120 

7.4 起重裝備減速機振動基本原理124 

★ 7.4.1 齒輪減速機振動125 

★ 7.4.2 軸承振動129 

7.5 起重裝備減速機振動監(jiān)測系統(tǒng)131 

★ 7.5.1 振動監(jiān)測系統(tǒng)概述131 

★ 7.5.2 常用振動傳感器132 

★ 7.5.3 模擬信號調(diào)理135 

★ 7.5.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換135 

7.6 起重裝備減速機振動監(jiān)測信號分析136 

★ 7.6.1 振動監(jiān)測信號的時域分析136 

★ 7.6.2 振動監(jiān)測信號的頻域分析140 

★ 7.6.3 現(xiàn)代信號分析技術(shù)143 

7.7 起重裝備減速機振動監(jiān)測標準144 

第 章 起重裝備制動器運行狀態(tài) 

健康監(jiān)測146 

8.1 概述146 

8.2 制動器典型失效模式及失效機理分析146 

★ 8.2.1 制動器典型失效模式146 

★ 8.2.2 制動器失效機理分析146 

8.3 制動器運行狀態(tài)監(jiān)測內(nèi)容149 

8.4 起重裝備制動器性能監(jiān)測系統(tǒng)151 

★ 8.4.1 監(jiān)測系統(tǒng)整體設(shè)計151 

★ 8.4.2 基于多變量傳感器的制動 

器性能監(jiān)測系統(tǒng)154 

第 章 起重裝備電氣控制系統(tǒng) 

運行狀態(tài)健康監(jiān)測156 

9.1 概述156 

9.2 電氣部件的故障分析156 

★ 9.2.1 斷路器的故障分析156 

★ 9.2.2 繼電器的故障分析1