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高强度钢丝束广泛应用于民用建筑和斜拉桥结构,其健康状况直接影响整体结构的安全性和使用寿命。一方面,受潮湿环境和大气侵蚀等影响,外围钢丝表面易产生腐蚀缺陷,严重时将引起钢丝束断裂;同时,断丝缺陷的存在将导致钢丝束截面应力分布产生变化,承载能力下降,对整体结构的安全运行构成潜在危害。因此有必要发展有效的无损检测技术,用于钢丝束缺陷与应力检测,为钢丝束的健康状况评价提供基础。本文所使用的钢丝束为由七根钢丝模拟组成的钢丝束,是一种简化钢丝束。 本文研制出一款圆周阵列式磁致伸缩传感器,基于超声导波技术对钢丝束的外围钢丝拉力及断丝缺陷进行了检测试验研究,主要研究工作如下: (1)圆周阵列式磁致伸缩传感器的研制及其接收性能测试。选取磁通量比值和阈值区域占比为优化指标,通过有限元仿真方法对阵列传感器的感应线圈张角进行了优化选取。试验测试了传感器各单元的接收性能并进行了幅值补偿,并测试了单元间互扰作用对接收性能的影响。 (2)基于导波声弹效应,对钢丝束中外围单丝的拉力进行了测量试验研究。首先在现有拉伸试验装置上,通过对单根钢丝的拉力测量标定试验计算出声弹常数;其次,通过测量钢丝束中外围单丝内导波的时延值,计算出各单丝内的拉力,得到轴向静载作用下钢丝束中的截面拉力分布。 (3)利用圆周阵列式磁致伸缩传感器对不同数量、不同位置分布的断丝缺陷进行了检测试验研究。依据各单元传感器接收的断丝缺陷回波信号幅值,绘制出缺陷回波幅值的圆周分布图,用于外围钢丝断丝缺陷数量和周向位置的判定。此外,还试验研究了轴向静载对传感器接收的中心钢线断丝缺陷回波的影响。