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Abstrakt

Schadensanalyse und Lebensdauervorhersage von Stahllitzen

Abdeljalil Jikal

Stahldrahtseile werden häufig als Rückgrat mehrerer Tiefbaukonstruktionen verwendet. Während des Einsatzes sind sie verschiedenen Schadensmechanismen ausgesetzt, doch Korrosionsermüdung ist der Hauptmechanismus, der zu ihrem Versagen führt. Zu diesem Zweck wurden experimentelle Zugfestigkeitstests an unbehandelten Stahllitzenproben und anderen zu verschiedenen Zeitpunkten durch Korrosion beschädigten Proben durchgeführt, um die Auswirkungen der Korrosion auf ihr mechanisches Verhalten zu bewerten. Die Testlitzen wurden einem 19*7-Hebedrahtseil entnommen. Darüber hinaus wurden auf der Grundlage der in dieser Studie verwendeten Schadensmodelle die Stadien der Schadensentwicklung und die kritische Lebensdauer der korrodierten Stahllitze für eine vorausschauende Wartung ermittelt. Die Ergebnisse zeigen einen erheblichen Verlust der Steifigkeit und eine Abnahme der maximalen Restspannung mit zunehmendem Korrosionsgrad. Daher können die Ingenieure durch die Bewertung der maximalen Spannung des durch Korrosion beschädigten Drahtseils während seiner Lebensdauer die Möglichkeit beurteilen, die Struktur in Betrieb zu halten, und den Zeitpunkt ihrer Entfernung festlegen. Sie bestehen aus mehrdrähtigen Litzen, die miteinander verdrillt sind, um eine Struktur mit enormen mechanischen Eigenschaften zu bilden, die hohe axiale Festigkeit, Steifigkeit und Torsionsflexibilität kombiniert. In den meisten Anwendungen sind Drahtseile verschiedenen Schadensmechanismen ausgesetzt. Einer dieser Mechanismen ist Korrosion, die die Beschädigung von Kabelkomponenten beschleunigen und zu brutalen und unvorhergesehenen Ausfällen führen kann. In diesem Zusammenhang wurden experimentelle Zugfestigkeitstests an mehreren Litzenproben durchgeführt; eine Probe war jungfräulich und die anderen wurden durch Eintauchen einer genau definierten Anzahl von Litzen in Schwefelsäurelösungen korrodiert. Die untersuchten Litzen wurden aus einem 19*7 nicht rotierenden Stahldrahtseil entnommen. Die statische Beschädigung ermöglicht es, die Entwicklung der Restspannungen beschädigter Proben mit unterschiedlichem Korrosionsgrad zu überwachen. Basierend auf der maximalen Restspannung und der Dauerfestigkeit der jungfräulichen Litze wurde der Einfluss der Korrosion auf die Dauerfestigkeit der Litze untersucht, indem die SN-Kurven gemäß der einheitlichen Theorie aufgezeichnet wurden. Die erzielten Ergebnisse ermöglichten es, das mechanische Verhalten der Litze in einer korrosiven Umgebung unter statischer Belastung zu beurteilen und die Anzahl der Zyklen vorherzusagen, bei denen die Litze brechen wird. Dieses Verfahren ermöglicht es, die Lebensdauer dieser Struktur unter korrosiven Bedingungen vorherzusagen. Es hilft auch, ein solides Wartungssystem einzurichten, das eine sichere und zuverlässige Arbeitsumgebung gewährleistet.