拉伸狀態(tài)下鋼絲繩微電阻特性分析與測試系統(tǒng)研究.pdf

1、鋼絲繩是由優(yōu)質碳素鋼絲捻制成股，再由若干股圍繞繩芯捻制成繩的空間螺旋結構撓性制品。由于材料的特殊性決定了它具有很好的導電性能。鋼絲繩被廣泛應用于眾多工程領域，例如交通運輸、建筑橋梁、航天航空、通信等眾多領域，其力學性能至關重要，但是人們往往會忽略掉其電阻性。微電阻檢測法是一種損傷檢測方便，表征物理意義清晰的手段，其電阻大小能夠反映鋼絲繩的整體損傷狀態(tài)，這種方法在產品檢驗，安全評估和實驗研究中具有應用前景。因此，開展鋼絲繩拉伸狀態(tài)下微電阻

2、特性分析與測試系統(tǒng)研究對鋼絲繩的高效使用、安全評估和及時維護以及對其更深入的了解具有重要意義。
　　本論文以鋼絲繩為研究對象，采用電流倒向的四線制測量技術對鋼絲繩進行微電阻測量，基于這一技術開發(fā)一套微電阻測試儀以及配套的自動檢測上位機系統(tǒng)，在此基礎上搭建鋼絲繩微電阻自動檢測平臺，基于此平臺開展鋼絲繩在拉伸狀態(tài)下微電阻特性分析實驗，以微電阻為參量全程表征鋼絲繩的拉伸狀態(tài)，獲得不同拉伸狀態(tài)下鋼絲繩微電阻變化規(guī)律，從而反映鋼絲繩當前的拉

3、伸狀態(tài)。主要研究內容包括：
　　首先，介紹了鋼絲繩的結構和分類，分析了鋼絲繩的電阻特性，對比分析了微電阻測量方法中二線制、三線制和四線制的特征，研究了電流倒向技術的四線制微電阻測量方法。
　　其次，以6×19+FC標準試件為研究對象，開展鋼絲繩拉伸狀態(tài)下微電阻表征試驗，研究鋼絲繩載荷和微電阻值之間的關系。結果表明：鋼絲繩在拉伸過程中經歷彈性階段、塑性階段和斷裂，在鋼絲繩拉伸的全過程中，鋼絲繩拉伸狀態(tài)和微電阻的變化規(guī)律具有很好

4、的相關性。同時也驗證了微電阻表征鋼絲繩拉伸狀態(tài)的可行性。
　　再次，以ATMEGA128單片機為硬件平臺和以ICCAVR為軟件平臺開發(fā)微電阻測試儀；以LabWindows/CVI為軟件平臺開發(fā)鋼絲繩自動檢測系統(tǒng)。構建了以微電阻測試儀為下位機，自動檢測系統(tǒng)為上位機的鋼絲繩微電阻自動檢測平臺。實現微電阻測試儀的恒流源輸出，電壓采集與放大，鋼絲繩微電阻的實時四線制測量，數據保存到數據庫并且能夠以坐標曲線的方式進行查看與分析，數據的上限與

5、下限的監(jiān)控，鋼絲繩狀態(tài)監(jiān)控等功能。
　　最后，基于鋼絲繩微電阻自動檢測平臺開展鋼絲繩拉伸狀態(tài)下全程微電阻表征實驗，研究了彈性階段和塑性階段下鋼絲繩微電阻的變化規(guī)律。結果表明：在鋼絲繩整個拉伸過程中，鋼絲繩的微電阻值隨著載荷的增大而增大；在彈性范圍內研究發(fā)現，鋼絲繩的微電阻值與載荷成線性關系，對應的微電阻值增量趨于穩(wěn)定；在塑性范圍內研究發(fā)現，鋼絲繩的微電阻值隨著載荷的增大而呈非線性加快增長，對應微電阻增量也呈現快速增長，鋼絲繩處于屈