帶缺陷鋼絲繩拉伸力-磁耦合數值模擬

摘要：金屬磁記憶作為一種新興的鋼絲繩無損檢測技術,可對鋼絲繩應力集中及缺陷部位進行定位,但對其應力狀態及損傷程度的量化關系研究不足。為探究帶缺陷鋼絲繩拉伸狀態下應力與金屬磁記憶信號之間的聯系規律,將缺陷誘發的鋼絲繩損傷判別視為鋼絲繩應力變化導致磁記憶信號改變的問題。基于磁機械效應及力磁耦合理論,考慮彈性階段及塑性階段磁特性參數(磁導率、矯頑力)隨鐵磁構件應力變化的不同規律,創新性地提出考慮磁導率和矯頑力影響的力-磁耦合修正模型。采用ANSYS有限元模擬軟件,對帶缺陷的1×7型單股鋼絲繩進行靜力場計算和環境磁場共同作用下的三維靜磁場計算,利用力-磁耦合修正模型對兩種物理場進行力-磁耦合。通過與試驗結果進行對比分析,發現改進的模型可以較好地分析鋼絲繩的力-磁耦合模擬問題,為以數值模擬為手段的鋼絲繩拉伸應力與損傷量化關系研究方法奠定了基礎。