钢丝绳作为工程承载的关键构件，广泛应用于矿山、石油、电梯、索道、港口等国民经济建设的诸多领域，其在长期工作过程中存在着因强度损耗而发生断绳事故的危险。

实体零售如何在冲击中蜕变，电子商务如何在限制中突破，寻找新的发展模式成了零售业未来几年的持续焦点。2016年11月，国务院办公厅印发了《关于推动实体零售创新转型的意见》（国办发〔2016〕78号），旨在促进线上线下融合的问题。2016年间，阿里巴巴董事局主席马云一直在反复输出一种新观念：“纯电商时代很快会结束，未来的十年、二十年，没有电子商务这一说，只有新零售”。传统零售“触网”并实现与电子商务的融合发展，是一个必然趋势。

电磁检测法是目前常用的钢丝绳检测方法[1-5]。其中应用最为广泛的是漏磁检测法，即通过测量缺陷时钢丝绳周围的漏磁场来判断损伤程度的大小。矿用钢丝绳采用优质碳素钢结构捻制而成，具有良好的导磁性能。钢丝绳断丝处漏磁场取决于外加磁场强度大小、损伤类型和损伤程度，当外加磁场强度达到一定值时，理论上根据钢丝绳漏磁场强度的大小，可以判断损伤类别及损伤程度。漏磁检测法存在的问题主要有[6-9]：

(1) 需要采用磁化装置对钢丝绳进行磁化至饱和的状态。通常由于受环境的影响以及钢丝绳的摆动，使得钢丝绳均匀磁化效果较差，钢丝绳内某些部分达不到磁饱和，输出不同幅度的信号，造成后续信号定量识别困难。

(2) 检测结果不稳定，受钢丝绳速度影响较大，加速和减速均影响检测结果。

(3) 强磁装置结构笨重，体积大，在线适时性差，容易产生强磁污染。

由上式可知，定义线性永磁体材料时，需要4个变量，其中仅有2个变量相互独立。故只需设置永磁体材料的矫顽力Hc和剩余磁感应强度Br。选择型号为N48的钕铁硼永磁体，设置其矫顽力为920 000 A/m，剩磁为1.36 T。

1.4 观察指标 观察两种术式治疗患者的术中出血量、淋巴结清扫数目、手术时间、术后肛门排气时间、术后住院时间、术后并发症发生率及术后生活质量，术后生活质量包括排便频率、排便紧迫感、排便困难及肛门功能满意度。

1 径向多回路励磁检测原理

  

图1 多回路励磁检测原理Fig.1 Schematic diagram of multiloop magnetic detection

径向多回路励磁检测法即用多个扇形永磁体对钢丝绳进行磁化，钢丝绳左右两个环形永磁体磁极方向相同，其二维平面结构如图1所示。通过多回路磁化方式使钢丝绳内达到一定磁感应强度值。当钢丝绳无缺陷时，钢丝绳及其周围空气中磁感应强度值将达到一个稳定的状态。当钢丝绳发生断丝、磨损等损伤时，将会打破此稳定状态，钢丝绳周围空气中磁感应强度值将发生改变。通过测量钢丝绳缺陷和无缺陷时周围空气中磁感应强度差值来判断钢丝绳损伤类别及程度。

综上所述，虽然IgD型MM发病率低，但初发时或病程中易出现髓外累及和病情进展，临床表现不典型，需尽早进行IgD、IgE免疫固定电泳及游离轻链的检测，避免漏诊或误诊。

常州的竹炉山房位居41处被写仿的江南景观榜首，西苑北海北岸、香山静宜园、玉泉山静明园、盘山静寄山庄、清漪园、避暑山庄和紫禁城建福宫等7座皇家园林对其进行了仿建。清漪园的清可轩、玉泉山静明园的竹炉山房、香山静宜园的竹炉精舍和避暑山庄千尺雪的茶舍均建于乾隆十六年，盘山静寄山庄千尺雪的茶舍建于乾隆十七年春，或于室内置有竹茶炉，或名称源自竹炉山房。乾隆二十二年，乾隆帝在《汲惠泉烹竹炉歌叠旧作韵》诗中还写道，“玉泉山房颇仿效，以彼近恒此远灌。”⑯

2 矿用钢丝绳探伤多回路励磁检测空间模型建立

采用径向多回路励磁检测法对钢丝绳进行周向磁化时，在钢丝绳、工业衔铁、空气间隙与永磁体之间分别建立两个磁通回路，两个磁通回路的励磁参数保持一致，方向相反。此时由于钢丝绳轴向上两个磁路的磁感应强度大小相等、方向相反，二者相互抵消，使得在钢丝绳中心位置处叠加后的磁感应强度较弱，钢丝绳段中心处并没有达到磁饱和状态，而钢丝绳段中心位置周围空气中磁感应强度达到100 mT，相应的磁密分布图如图4(b)所示。

2.1 有限元模型建立

通过永磁体和工业衔铁组成的磁化回路对钢丝绳进行磁化，不同磁路结构的磁化方式对钢丝绳缺陷信号产生的磁化效果不同，本文分别采用漏磁强磁检测法和径向多回路励磁检测法对同一段钢丝绳进行磁化。

永磁体材料型号定义为N48，线性永磁体材料关系式[11]

  

图2 探伤传感模型有限元建模Fig.2 Finite element model of flaw detection sensor

2.2 材料选择与分配

模型中外壳材料设定为工业纯铁DT4，其导磁性能良好。钢丝绳一般是由合金钢和碳素钢材料制成，型号为6×19S+FC，测量该型号钢丝绳的B-H曲线值见表1，并设置钢丝绳材料属性。

 

表1 矿用钢丝绳B-H曲线值Tab.1 B-H values of mining steel rope

  

序号H/(A·m-1)B/T序号H/(A·m-1)B/T100713571 41 852714 30 568200001 9431428 61 079300002 0342857 11 4510400002 1557142 91 8811600002 186100001 8112700002 20

由于大型渠道混凝土衬砌施工作业多在1∶2或更陡的坡面上进行切缝施工，且自动行走，能使其平稳地行驶在坡面上，配重调整过重过轻、配重的位置都是影响实际应用的主要因素，所以机具的配重尤为重要。

一本书，集中运用了近100种介质、30余种设备、10余种工艺、6种装订方式进行制作，其复杂程度可见一斑——这本书就是《能印》。

Br=μ0μrHc

式中，Br为永磁体剩余磁感应强度；μ0为真空磁导率；μr为永磁体材料的相对磁导率；Hc为永磁体的矫顽力。

针对上述问题，本文提出一种基于径向多回路励磁的检测法，根据强磁检测法和多回路励磁检测法原理的不同构建基于Ansoft的钢丝绳探伤模型分析，研究不同方法对检测结果产生的影响，选择出适用于矿用钢丝绳的探伤方法，在复杂的工况环境下实现高效率、高精度、低误判率的检测效果。

直到前段时间去希腊的圣托里尼海岛餐馆，我对于死亡的定义才得以更新。看了传说中最美的日落，走过蓝顶教堂、白色小巷、彩色沙滩，嬉水在蔚蓝海滩边，我和同行的朋友乘兴随意漫步在伊亚小镇。海岛风情独特，引人入胜，可最令我惊叹的，还是几乎家家门前都可见的小玻璃柜。

2.3 划分网格与施加边界条件

在本模型的网格剖分中将钢丝绳限制单元数设为1 000，单元最大长度为2 mm；将外壳区域限制单元数设为2 000，单元最大长度为5 mm；将永磁体限制单元数设为5 000，单元最大长度为2 mm；对于空气区域，限制单元数为10 000，单元最大长度为2 mm，网格剖分后的结果如图3所示。

  

图3 钢丝绳探伤传感模型有限元分析Fig.3 Finite element analysis of wire rope flaw detection model

3 数值模拟结果对比与分析

在Ansoft中搭建三维仿真模型。为了简化问题以及加快计算速度，用一根实心圆柱代替钢丝绳进行模拟分析。为了更好地观察结构模型，只呈现出钢丝绳上方永磁体以及外壳结构分布，有限元分析依旧采用封闭的整体结构，如图2(a)所示。在三维模型中建立如图2(b)所示的截面，观察此截面上磁力线分布图以及磁通密度云图，在钢丝绳正下方设置一条长为22.5 mm的直线，在钢丝绳无缺陷和有缺陷时，观察此直线上磁感应强度的差值。

钢丝绳无损伤时，用漏磁强磁检测法对钢丝绳进行磁化，钢丝绳、永磁体、空气间隙与衔铁外壳之间形成一个闭合的磁通回路。基于Ansoft构建三维空间仿真模型。为便于简化计算分析、提高运行处理速度，同时满足工程要求，用同直径的实心钢柱体代替钢丝绳进行模拟分析。依次通过模型中钢丝绳、永磁体、衔铁的材料选取与分配、钢丝绳的B-H值设置，网格剖分，加载边界条件，对传感器磁化模型进行有限元求解。其中，永磁体选取第三代钕铁硼稀土永磁材料。该材料具有较高的性价比，近年来在机械电子、仪器仪表等行业的科研、生产和应用方面都得到了持续高速的发展。永磁体在厚度较薄的条件下便能满足实际应用中的剩磁和矫顽力的要求，可以减小磁化装置的体积和重量。通过有限元仿真计算得到的传感器模型磁密分布图如图4(a)所示。图中的不同颜色代表了模型中各部分的磁场强度，左侧框内从下而上的颜色代表了磁场强度值依次增大，其中红色、绿色部分代表磁场强度达到1 T以上。在钢丝绳中心轴线处设定一条直线段，对直线段上的磁场强度进行分析计算。观察所设置直线上磁场强度的值可知，钢丝绳中心点处磁场强度值需达到1 T以上。

为验证该方法的可行性、准确性，本文采用基于Ansoft有限元分析的方法对其进行仿真。Ansoft Maxwell[10]是一个功能强大、结构精确、易于使用的二维/三维电磁场有限元分析软件。包括静磁场、静电场、时变电场、涡流场、瞬态场和温度场计算等，可以用来分析电机、传感器、变压器、永磁设备、激励器等电磁装置的静态、稳态、瞬态、正常工况和故障工况的特性。

为了验证两种方法对钢丝绳磁化的效果是否符合理想状态，建立yz平面的钢丝绳磁化结果云图(图5)。并在钢丝绳中绘制一条穿过钢丝绳中心点且长300 mm的直线段，更直观地表达出钢丝绳被磁化后的状态，此直线段上磁感应强度值如图6所示。由图5、图6可以看出，采用强磁检测法进行磁化后，大约长度为150 mm的钢丝绳段已经磁化至饱和状态，且越靠近中心位置处，磁感应强度值越大。结合图5(b)和图6(b)表明，采用径向多回路励磁检测法磁化钢丝绳，钢丝绳中心磁感应强度值较弱，并未达到磁饱和状态。

  

图4 磁密分布对比Fig.4 Comparison of magnetic density distribution

  

图5 钢丝绳无缺陷时磁密度云图Fig.5 The magnetic density nephogram of steel wire rope without defect

  

图6 钢丝绳中心磁感应强度值Fig.6 The magnetic induction intensity value of the center of the steel wire rope

在钢丝绳中心位置做一个长14 mm、深6 mm的缺陷，直线上的磁场强度值会发生变化，缺陷深度占钢丝绳直径23%。如果采用漏磁强磁检测法对钢丝绳进行磁化，当钢丝绳存在缺陷时，由于缺陷处材料的不连续性，钢丝绳横断面积减小，致使磁场强度升高、磁导率下降，那么一部分磁场会绕过缺陷从其附近的材料中通过，使得缺陷处外泄的漏磁通相对增大[12-14]，其磁力线分布如图7(a)所示。采用本文提出的励磁检测法时，缺陷使得钢丝绳附近材料的磁场增强、磁导率增大，导致漏磁通相对减小，其磁力线分布如图7(b)所示。

在此缺陷状况下，钢丝绳损伤前后其下方的直线段上磁场强度值发生了变化，当变化量较大时，说明此缺陷信号更容易被传感器检测和识别，可以提高检测精度和准确度。本文分别用多回路励磁检测法与传统的漏磁检测法进行有限元分析，钢丝绳下方直线上磁感应强度的差值如图8所示。曲线代表直线上每个点在钢丝绳损伤前后磁场强度的差值，A曲线为多回路励磁检测法的结果，B曲线则为漏磁检测法产生的变化量。根据仿真结果，在距离缺陷上方的提离值为5 mm以内时，采用多回路励磁法对钢丝绳进行磁化，钢丝绳缺陷前后空间磁场强度差值较大。而提离值大于5 mm时，两种方法的效果相差不大。

  

图7 钢丝绳有缺陷时磁力线分布图Fig.7 The distribution of magnetic field lines for the wire rope with defect

  

图8 磁化效果对比图Fig.8 Comparison of magnetization effect

多回路励磁检测法对钢丝绳进行磁化，并没有将钢丝绳磁化至饱和状态，对磁化装置的材料、结构要求并不高，易于在工程中实现。采用漏磁磁化需要将钢丝绳磁化至饱和状态，对磁化技术要求甚高，很难达到钢丝绳内均匀的磁化。

综上所述，本文提出的多回路励磁检测法效果更佳。实际工程应用中，基于多回路励磁检测法的若干块传感器励磁永磁体被分别充磁后，通过强力胶黏合在一起，形成上下剖分式的圆环体结构，钢丝绳被包围在该圆环体内，永磁体对钢丝绳进行多回路径向磁化。检测过程中，传感器固定安装在一定位置，钢丝绳相对传感器以一定速度运行，该方法能够满足传感器现场工程应用条件。

4 结 论

本研究基于漏磁检测原理和多回路励磁检测原理，建立基于Ansoft的实体模型，对矿用钢丝绳探伤结构模型进行有限元分析。分别采用永磁体漏磁磁化检测法和多回路励磁检测法对钢丝绳损伤前后结果进行对比，并对缺陷磁信号进行磁特性分析，得出以下结论：

(1) 在距离钢丝绳缺陷上方5 mm以内，采用多回路励磁检测法产生的缺陷磁感应强度值更大；在提离值大于5 mm时，两种方法产生的缺陷磁感应强度值相差不大。但提出的方法对永磁铁磁化技术、材料性能要求较低，经济适用性更强，故提出的方法效果更佳。

(2) 在采用多回路励磁检测法的基础上，对钢丝绳缺陷磁信号进行研究，结果表明，缺陷磁信号主要分布在钢丝绳轴向方向，钢丝绳上有无缺陷时的径向分量变化较小，因此，只需检测钢丝绳轴向方向缺陷分量即可识别钢丝绳断丝缺陷。

(3) 为了提高缺陷信号识别度，采用多块扇形拼接径向充磁方式对钢丝绳进行励磁，此方法能够改善传统的平行充磁方式使得钢丝绳磁化不均等现象。通过有限元分析软件对此方法进行验证，结果表明，此种方法大大增加了缺陷信号强度，使得钢丝绳故障检测更为准确。

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