基于失效模式的起重装备服役健康监测PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 起重装备发展趋势及其特点 1

1.2 国内外结构健康监测发展现状 5

1.3 起重装备健康监测体系构建 10

1.4 本书主要内容 11

第2章 起重机类型及典型失效模式 12

2.1 概述 12

2.2 起重机的类型 12

2.2.1 桥架型起重机 12

2.2.2 臂架型起重机 16

2.2.3 缆索型起重机 18

2.3 起重机的构成 20

2.3.1 桥架型起重机的组成 20

2.3.2 臂架型起重机的组成 22

2.3.3 缆索型起重机的组成 26

2.4 起重机典型失效模式分析 28

2.4.1 金属结构典型失效模式分析 28

2.4.2 零部件典型失效模式分析 28

2.4.3 机构典型失效模式分析 30

2.5 事故案例 31

第3章 起重装备结构应力状态光纤光栅监测 33

3.1 概述 33

3.2 光纤光栅传感器监测基本原理与传感特性 33

3.2.1 光纤光栅传感基本原理 34

3.2.2 光纤光栅温度特性 37

3.2.3 光纤光栅应变特性 38

3.2.4 光纤光栅温度应变交叉敏感特性 39

3.2.5 典型光纤光栅应变传感器 40

3.3 FBG应变传感器的应变传递机理 42

3.3.1 表面粘贴式FBG应变传感器应变传递机理 42

3.3.2 埋入式FBG应变传感器应变传递机理 44

3.4 常用的光纤布拉格光栅解调方法 45

3.4.1 基于光纤F-P可调谐滤波法 45

3.4.2 基于光谱仪检测的解调技术 46

3.4.3 非平衡Mach-Zender干涉法 46

3.5 FBG传感器性能退化分析 47

3.5.1 热导致的FBG传感器性能退化 47

3.5.2 应力导致的FBG应变传感器性能退化 47

3.6 工程应用 48

第4章 起重装备结构疲劳损伤磁效应监测 56

4.1 概述 56

4.2 结构疲劳损伤演化过程及度量 56

4.2.1 疲劳损伤过程的不同阶段 56

4.2.2 位错对结构疲劳损伤的影响 57

4.2.3 结构疲劳中的累积损伤理论 60

4.3 结构疲劳损伤和磁滞特性关系理论 62

4.3.1 金属结构的磁化特性 62

4.3.2 磁化效应J-A理论模型 63

4.3.3 疲劳损伤与磁滞特性的关系分析 65

4.4 起重装备结构疲劳损伤磁监测试验平台 67

4.4.1 疲劳损伤磁监测装置 67

4.4.2 磁传感器 67

4.4.3 疲劳损伤磁监测试验平台 68

4.5 起重装备结构疲劳损伤磁监测试验 69

4.5.1 磁传感器的磁路分析 69

4.5.2 结构疲劳损伤不同时的磁滞回线 70

4.5.3 磁滞回线磁参量与疲劳损伤的关系 71

4.5.4 多组试件的疲劳损伤磁监测试验结果 72

第5章 起重装备结构疲劳裂纹超声导波监测 75

5.1 概述 75

5.2 超声导波基本理论 75

5.2.1 超声导波基本概念 75

5.2.2 自由板中的超声导波 76

5.2.3 超声导波频散方程 78

5.3 超声导波监测传感技术与系统 82

5.3.1 超声Lamb波监测原理 82

5.3.2 超声Lamb波传感器 83

5.3.3 传感器阵列技术 84

5.3.4 超声导波监测系统 85

5.4 超声导波监测信号分析与处理技术 86

5.4.1 频谱分析技术 87

5.4.2 时频分析技术 87

5.5 超声Lamb波缺陷定位成像技术 89

5.5.1 基于损伤概率成像算法的层析成像原理 89

5.5.2 圆弧成像原理 90

5.5.3 椭圆成像原理 91

5.6 金属板结构超声导波监测试验 91

第6章 起重装备结构损伤演化声发射监测 95

6.1 概述 95

6.2 声发射监测理论基础 96

6.2.1 声发射波的传播 96

6.2.2 凯赛尔效应和费利西蒂效应 98

6.2.3 声发射监测原理 98

6.3 声发射监测传感技术 99

6.3.1 传感器工作原理 99

6.3.2 传感器的类型 99

6.3.3 传感器的结构 100

6.4 声发射信号处理方法 100

6.4.1 声发射信号的参数分析方法 100

6.4.2 其他信号处理方法 103

6.5 典型声发射监测系统 105

6.5.1 声发射监测系统 105

6.5.2 基于光纤传输的声发射监测系统 108

6.6 声发射监测技术的实验及应用 109

第7章 起重装备减速机运行状态健康监测 116

7.1 概述 116

7.2 起重装备减速机失效模式 116

7.3 起重装备减速机运行状态监测技术 120

7.4 起重装备减速机振动基本原理 124

7.4.1 齿轮减速机振动 125

7.4.2 轴承振动 129

7.5 起重装备减速机振动监测系统 131

7.5.1 振动监测系统概述 131

7.5.2 常用振动传感器 132

7.5.3 模拟信号调理 135

7.5.4 模-数转换 135

7.6 起重装备减速机振动监测信号分析 136

7.6.1 振动监测信号的时域分析 136

7.6.2 振动监测信号的频域分析 140

7.6.3 现代信号分析技术 143

7.7 起重装备减速机振动监测标准 144

第8章 起重装备制动器运行状态健康监测 146

8.1 概述 146

8.2 制动器典型失效模式及失效机理分析 146

8.2.1 制动器典型失效模式 146

8.2.2 制动器失效机理分析 146

8.3 制动器运行状态监测内容 149

8.4 起重装备制动器性能监测系统 151

8.4.1 监测系统整体设计 151

8.4.2 基于多变量传感器的制动器性能监测系统 154

第9章 起重装备电气控制系统运行状态健康监测 156

9.1 概述 156

9.2 电气部件的故障分析 156

9.2.1 断路器的故障分析 156

9.2.2 继电器的故障分析 157

9.2.3 电动机的故障分析 158

9.2.4 变频器的故障分析 158

9.2.5 PLC的故障分析 159

9.3 电气控制系统关键部件状态监测 160

9.3.1 接触器的运行监测 160

9.3.2 电动机的运行监测 162

9.3.3 变频器的运行监测 163

9.3.4 PLC的运行监测 164

9.3.5 其他部件及工作参数的运行监测 165

9.4 起重装备电气控制系统运行状态健康监测系统 165

9.4.1 系统设计的目标与原则 165

9.4.2 系统总体架构 165

9.4.3 系统硬件组成 166

9.4.4 系统软件设计 170

9.4.5 工程应用 170

第10章 面向云服务的起重装备健康监测一体化系统 176

10.1 概述 176

10.2 云计算相关理论及技术 176

10.2.1 云计算的基础知识 176

10.2.2 云计算的关键技术 179

10.2.3 云计算架构的服务模式 182

10.3 起重装备健康监测一体化系统 184

10.3.1 系统总体设计 184

10.3.2 系统软件设计 186

10.4 基于健康监测的起重装备云平台 187

10.4.1 云平台基础架构设计 187

10.4.2 云平台功能模块划分 188

10.4.3 业务流程分析与数据库设计 190

10.5 工程应用 191

参考文献 194