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1、结构故障的处理方法 结构故障的处理方法 前言 裂纹的检测方法 裂纹的处理 智能结构的概述前言1.起重机常见的故障起重机常见的故障有裂纹、变形、严重锈蚀、裂纹、刚度不够等 ，其中裂纹是最主要的故障，发生故障的起重机80%是由于产生 了裂纹。其次，材料在实际中制造工艺中是做不到这三点，材料内部难免有夹渣、气孔、 加工过程中可能有毛刺、划伤，焊接过程中存在没焊透，在变应力下有缺陷 的位置出现疲劳裂纹。再次，在分析金属结构负载情况时，实际的负载情况是非常复杂的，而我们为了 研究上的方便往往把负载简单化。 2.金属结构的设计都符合强度要求。但是为什么还是会有金属结构故障呢？ 首先，设计时我们采用的是材料
2、力学的一些设计理论，然而这些理论是基于 材料力学的三大假设：（1）材料是均匀的各向同性的（2）构件是小变形的 （3）材料是线弹性材料。第四，起重机运行环境一般十分恶劣，持续超载工作，温度变化，金属氧化腐蚀 ，加速了裂纹的扩展，最后导致失效，给经济造成了巨大的损失甚至酿成惨 重的人员伤亡事故 裂纹产生后必须及时处理否则会造成不可估计的损失，裂纹也是有发展规律的， 研究它的发展规律可以帮助我们在保证生产效率的前提下，安全生产。由右图可知裂纹从开始产生在KIt之前其发展速度比较快到达KIc之后KIT之前趋 于平稳发展状态。一过临界点KIc ，裂纹急速扩展，以比产生初期要快很多 的速度发展甚至发生断裂
3、所以我们必须在KIc 之前对裂纹进行修补KIt KIc 裂纹的检测方法渗透检测法磁粉探伤法射线检测超声波检测涡流检测渗透检测法渗透检测是用黄绿色的荧光渗透液或者红色的着色渗透液 来显示放大了缺陷图像的痕迹从而能够用肉眼检查出试件 表面的开口缺陷的一种检测方法。 检测步骤： 1.清洗焊缝将试件浸渍与渗透液中或者用刷子或用喷雾器将渗 透液涂在试件表面,如果试件表面有裂纹则渗透液会渗入裂纹清洗焊缝2待渗透液充分渗入,用水或清洗剂将表 面的渗透液洗掉3在洗净的试件上涂上调好的显像剂或者把显像材料涂敷在试 件上，残留在裂纹中的渗透液会被显像剂吸出，在表面形成放大 的黄绿色荧光或红色的印记。喷渗透剂4观察
4、裂纹进行修补。喷显示剂观察裂纹进行修补磁粉探伤法磁粉探伤法是利用磁化后的试件材料在缺陷处会吸附磁粉 ，以此来显示缺陷存在的方法。试件在磁化处理后，在缺 陷的部分会出现磁极，此时磁力线会出现在外面出现“漏磁” 现象，如果把磁粉散落在试件上有裂纹的地方就会吸附磁 粉。漏磁现象磁粉探伤步骤： 1、预处理，用溶剂把试件表面油脂、涂料及铁锈去掉。2、磁化，可以采用旋转磁场探伤仪产生交叉磁轭在构件表面产生旋转磁场，使 被探 表面上任意方向的缺陷都有最大幅值的正交机会，可得到最大限度缺漏 磁场3、施加磁粉，把磁粉或磁粉调匀在水中或无色透明没有制备成悬磁液撒在磁化 后的试件上。4、观察与记录，非荧光磁粉在光线
5、明亮的地方观察，荧光磁粉在暗室的紫光灯 下观察在材质改变和截面突然变化的地方也会有磁粉痕迹，但不一定是有裂 纹，所以必须用其他方法检测。5、退磁 除去磁粉和除锈，如果不做这些后处理，试件上的磁性会吸引铁末引起 磨损发生故障。射线检测射线检测就是用射线穿过物质，由于受到物 质的散射和吸收作用使其强度降低，强度降 低程度取决与材料的种类、射线种类及其穿 透距离。这样射线穿过试件的某一面 ，通过 强度变化就可以检测出试件的缺陷射线检测法：将射线装置放在被检物0.51米 的地方，将胶片盒紧贴被检物后经过充分曝光 ，在暗室内显影、定影、水洗、干燥。将底片 放在观察灯下观察判断缺陷。由于有些裂纹面 几乎与
6、射线方向平行，这样就很难查出，因此 要多换几次方向拍照。疏松针孔夹杂裂纹偏析气泡超声波检测超声波检测：先用发射探头向被测物内部发射超声波 ，用接收探头从缺陷处反射回来或穿过被检工件的超 声波，并将其显示仪表上显示出了，通过观察与分析 反射波或透射波的延时与衰减情况即可获得内部有无 缺陷及缺陷位置，大小及性质等方面信息。超声波检测的分类及方法脉冲反射法（最常用）穿透法共振法按超声波探伤图形的 显示方式划分：A型显示B型显示C型显示按超声波检测原理划分 ：按探伤波型分类直射探伤法（纵波探伤法）斜射探伤法（横波探伤法）表面波探伤法板波探伤法按探伤时使用的探头数目分有单探头法双探头法多探头法按接触方法
7、分类 ：直接接触法 （用机油甘油水玻璃做耦合剂）水浸法两种涡流探伤涡流检测：把一个通有交流电的线圈靠近某一导体，由于电磁耦合作用会在导 体中发生电涡流。此电涡流又反过来作用原线圈而使其电磁特性发生改变，其 变化情况与导体的种类形状材质均匀度等因素有关，同时还有线圈与导体之间 的相对距离和线圈本身特性有关。当后两者不变时则线圈的电磁特性的变化就 反应导体性质的变化。这样检测线圈的电磁特性的变化，即可获得关于被检试 件的材质均匀性以及缺陷的种类、形状和大小等方面的信息。1、检测结果可以直接以电信号输出， 可 以用于自动化检测。 2、实行非接触式测量 检测速度快。 3、对于形状复杂的试件检测有困难。
8、 4、对于表面下较深的缺陷检测有困难 。 5、除了缺陷，材料的其他因素也会引 起输出变换，成为干扰信号。 6、难以通过检测出来的信号判断缺陷 种类。裂纹的处理1确定裂纹产生的原因是否属于疲劳、锈蚀、脆性、焊接应力等，再根据 裂纹产生的原因确定进行裂纹堆焊或者更换损伤段母材2确定裂纹的长度和深度，是穿透性裂纹还是非穿透性裂纹，制定相应的 修理方法3修理非穿透性裂纹采用焊缝沿裂纹深度整个焊头的单面焊接的方法完成 ，并沿裂纹端部钻止裂孔或者反向补焊的对接焊缝施焊，止裂孔不补 焊4修理穿透性裂纹 要揭露整个裂纹的长度，并沿裂纹长度方向予制焊缝 边，在裂纹尾部钻 止裂孔。必要时可采用焊缝反面的底焊和借助
9、垫板 焊接。5发现焊缝有裂纹或其他缺陷时去掉裂纹长度加15mm，然后重新补焊。 用气割方法消除有其他缺陷的焊缝时要修整到有金属光泽。补焊时该 区域加热到180200再进行 补焊次数不宜多余3次。智能结构 智能结构的概念 智能结构发展现状 智能结构的工作机理智能结构是近年来发展的新型高科技术材料，是能“感知”外部环境 和内部状态，并可以通过改变物理参数或形状对这些变化和外部刺 激作出最佳响应的系统。 发展现状国外对智能结构的研究是十分活跃的，主要用于航空业。1.形状控制 2.损伤探测与修复 3.振动控制 4.分离机构 .1、十分重视对基本规律、特性、机理以及模拟计算方法等的研究， 并且认为这是推
10、进智能结构发展的关键。 2.、基础研究与工程实际应用问题相结合，而且两者平行地进行，这 个研究特点可以说自从智能材料兴起和应用于工程上后，就出现了。 因为智能材料的基本特性密切依赖于结构设计和力学分析，而具体结 构的应用又对基本材料和复合方法提出了许多特殊要求。3.、综合结构力学、控制、材料、计算机及试验技术等不同学科交叉 进行研究。 4、资金的投入方向决定了研究的重点。美国当前主要是围绕航天器 的实际问题来开展研究的，并且规定了外国人不能参加，这当然是属 于先进的尖端技术之列。 国内外的智能结构研究特点智能结构的工作机理智能结构的功能主要依赖于其内置的微电子元器件及处理控制水平。微 电子元器
11、件及处理控制水平。微电子元器件的基本材料是：压电材 料、电磁材料、形状记忆合金、电流变体等。还有光纤维做传感器 材料。这些材料多聚细薄、柔软、量轻的机械性能，电磁绝缘性好 ，耐湿、耐火、耐腐、绝热等特点。假设智能结构内部各种材料及电子元器件的界面结合足够牢固那么就可以借用材料科学中的单晶体变形方程来说明智能结构工作工作机理 弹性应变 分量 柔度张量 应力分量 压电张量 电致张量 电场分 量热张量 热差1、智能结构不通电时即， = = =0 微电子 元件不工作，此时，=2当 ， 即电场强加给结构中的电子元器 件时就产生了应变，这个应变不是基质结构应力引起，这是压电效应。这 个应变可以被理解为驱动
12、行程，显示出压电驱动功能。反过来说有了应变 ，电场信息会改变，示出传感功能。用式子表示即，=0 =3、当 时则有：即电场强加给微电子元器件时，按材料科学所言材料内部晶体是中心对称， 就有=0，产生极化，而为电场的二次关系。也就是电致效应，从而显示出电 致驱动功能，或电致传感功能。,= 0 =4、当 则有：这与被动结构的热应变项类似。这里可以广义的理解为外加电场引起结构内 部特性性能变化。如形状记忆合金，由电流在材料中产生热，而引起应变， 当不通电时，材料就实时冷却，结构保持原型。又如电流变体，当外电场作 用时，会使易流动的液体变成难流动的固体，外电场改变其粘度也改变，从 而显示出驱动功能。0= 0 =结束语 1裂纹产生后在一定时间内需尽快处理否则 会造成严重的事故 2智能结构是现代科学，特别是材料科学， 微电子科学，计算机科学迅速发展的结果 ，智能结构的时代即将来临。 3转变传统防范性结构设计观念，以促进智 能结构开发应用Thank you！
