钢结构件安全管理领域“零”的突破:微磁基础传感器实时监测应力并探伤(一)

在生产制造和社会服务领域,包括大型设备在内的钢结构件安全保障对于基础设施安全、经济社会稳定运行意义重大。桥梁悬索、拉索应力监测和探伤、螺栓应力监测和探伤在这些钢结构件事故预防中发挥着极其重要的作用。相关安全管理部门普遍重视应力监测和探伤,一些高科技公司研发生产应力监测和探伤技术设备满足安全运行需要。

钢结构件安全事故及其原因
通常高强度应力疲劳和损伤可能会引发严重安全事故。诸如桥梁悬索和拉索断裂事故、桥梁主体垮塌事故、螺栓断裂事故等钢结构件安全事故的发生,多数是因为高强度应力疲劳和损伤并长期失检失修。
据媒体报道,2021年12月18日,湖北省大广高速与沪渝高速花湖互通枢纽匝道垮塌,发生桥梁侧翻,现场3人死亡、4人受伤。
相关专家分析认为匝道桥垮塌是因为该段桥梁长期重载,致使其钢结构件因为应力过于集中而受损,却长期得不到监测和修整,损伤累积到一定程度后爆发问题,出现垮塌。

传统钢结构件探伤方法及其局限
传统钢结构件无损探伤技术包括X射线、γ射线、超声波、磁粉、涡流、渗透(荧光、着色)等,各自存在自身缺陷,难以确保设备运营安全。
x射线探伤和γ射线探伤原理是利用x射线、γ射线或其他高能射线穿透金属材料,由于材料对射线的吸收和散射作用不同,使胶片感光不一样,在底片上形成黑度不同的影像,据此来判断材料内部缺陷情况。射线探伤要求工作表面平滑,且高度依赖检验人员经验,只能辨别缺陷种类、无法直观体现缺陷形态。而且射线辐射会严重威胁操作人员的身体健康。
超声波探伤原理是在均匀的材料中,缺陷的存在造成材料的不连续,从而造成声阻抗的不一致。根据反射定理,超声波在两种不同声阻抗的介质交界面上会形成反射,反射波的能量大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。超声波无法探测应力集中部位,另外缺陷的尺寸小于波长时,超声波将绕过缺陷而不能反射。
磁粉探伤原理是利用工件缺陷处的漏磁场与磁粉的相互作用。铁磁性材料制品缺陷处磁导率与正常部位磁导率存在差异,磁化后这些材料不连续处的磁场将发生畸变,磁通泄漏处工件表面产生了漏磁场,从而吸附磁粉形成缺陷处的磁粉堆积——磁痕,在适当的光照条件下,可显现出缺陷位置和形状。磁粉探伤需要磁化,操作程序过于复杂。
涡流探伤利用电磁感应原理,用激磁线圈使导电构件内产生涡电流,借助探测线圈测定涡电流的变化量,从而获得构件缺陷的有关信息。涡流探伤需要检测线圈激磁。
渗透探伤是利用毛细现象检查材料表面缺陷的一种无损检验方法,包括渗透、清洗、显象和检查四个基本步骤,但不适用于结构疏松的粉末冶金零件及其他多孔性材料探伤。

基于磁探测的应力监测和探伤的原理与优势
磁探测从空中到地面,再到水下,可以全范围覆盖、全天候进行。金属磁记忆探伤属于新型磁探测技术,是一种利用金属磁记忆效应来检测部件应力集中部位的快速无损检测方法,能替代传统无损探伤技术。
所谓金属磁记忆效应是指:铁磁性材料在加工和运行时,在应力和变形集中区域会发生磁畴组织定向和不可逆的重新取向。金属构件表面的这种磁状态“记忆”着微观缺陷或应力集中的位置,即所谓的磁记忆效应。
磁异常探测理论认为,当磁探测传感器位置与铁磁性目标的距离大于3倍目标几何尺寸时,可以把铁磁性目标简化成磁偶极子模型,不考虑地磁背景场情况下,磁场总强度B大小可以由下列公式计算出来。(见文后图片)
式中,
μ—磁导率;
m—磁偶极子磁矩;
r—距离;
θ—方位。
它在空间一点 P 产生的磁场 Br分布示意图如下图所示:(见文后图片)
由此公式可知,磁感应强度大小与距离成立方衰减关系。当处于地磁场环境中的铁磁性构件受到外部载荷作用时,该部位会出现磁畴的固定节点,产生磁极,形成退磁场,在金属表面形成漏磁场。该漏磁场强度的切向分量Hpx具有最大值,而法向分量Hpy改变符号并具有零值。这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后依然保留记忆下来。
基于金属磁记忆效应的基本原理制作的检测仪器,通过记录垂直于金属构件表面的磁场强度分量沿某一方向的分布情况,能够对铁磁性金属构件内部的应力集中区,即微观缺陷和早期失效、损伤等进行诊断,防止突发性的疲劳损伤。金属磁记忆方法与X射线、γ射线、超声波、磁粉、涡流、渗透(荧光、着色) 等方法相比较,具有这些优点:不需要专门的磁化装置;不需要对表面进行清洁处理;不需要采用耦合技术;可快速、准确检测出应力集中部位;既可检测现有缺陷,亦可根据内应力变化预测未来可能发生的缺陷。
钢结构件应力监测和探伤装置主要由基于磁异常原理研发的微磁基础传感器阵列组成。钢结构件应力监测和探伤装置属于国内首创,其突破传统探伤原理的诸多局限,可以提供新的应力监测和探伤方案,以便使用者在不同场景中选择适合其需要的应力监测和探伤仪器。

国创智能微磁基础传感器监测桥梁钢结构件应力和探伤
严重的钢结构件安全事故会造成生命、财产损失。监测钢结构件应力判断损伤趋势才能有效预防事故发生。应力监测和探伤是包括大型设备在内的钢结构件安全监测的重要内容。
微磁基础传感器基于地磁信息采集、计算、传输、显示的原理,利用金属磁力学原理和金属磁记忆效应,监测桥梁钢结构件应力变化,为包括大型设备在内的钢结构件管理部门提供安全保障。基于巨磁阻抗效应的国创智能微磁基础传感器具有灵敏度高、响应速度快、功耗低等优势。采用国创智能微磁基础传感器测量金属材料的内应力,分辨率最高可达公斤级。
以风电塔筒为例,当螺栓在正常使用时,其承受的拉力主要来源是塔筒倾斜产生的不对称重力,以及侧向风压产生的推力。因此,其圆周上每个螺栓都会有一个拉力,并会随塔筒倾斜度和风向、风力发生微小的变化,但总体都有一个相对固定的拉力,大小约为100kN。一旦有螺栓松脱,其拉力将分散给其它未松脱的螺栓,而其拉力将降至零或者一个很小的数值。
基于此原理24小时实时监测每个螺栓的拉力,一旦其数值发生变化,且与风向、风力不相关,而塔筒并未出现严重倾斜,即可准确判断出该螺栓是否发生松动。此外,风电塔筒是一个超高钢结构体,也可以借助螺栓应力监测系统对其是否倾斜、结构受力及其分布情况进行24小时实时在线监控,从而构成一整套风电塔筒结构安全监控系统。
基于金属磁记忆效应原理工作的螺栓应力监测仪器,其核心部件为国创智能微磁基础传感器。螺栓应力监测系统可作为一个独立的分布式测量与控制系统使用,不仅应用于风电塔筒应力监测,还可广泛应用于其他包括大型设备在内的钢结构件应力监测。
包括大型设备在内的钢结构件安全管理离不开应力监测和探伤技术设备。一些具有前瞻性的高科技公司关注基础设施安全保障需要,研发生产新的技术设备,服务生产制造和社会服务行业。国创智能长期从事微磁基础传感器、磁记忆应力监测和探伤设备的研发生产,应用于诸如桥梁主体垮塌事故、桥梁悬索和拉索断裂事故、螺栓断裂事故等钢结构件安全事故预防,在基础理论、工程实践和产品生产制造方面均具有丰富经验,得到业界高度关注。

谁说道教没有劝善书?原来我们曾耳闻目染的那些人与事都源于此!

人心不古,其不但不趋善,反更推崇害人利己的事情。圣人之教不得延续,文明之命脉也必将受到压制。基于此,以倡导人们从善抑恶为母题的劝善书才需流传于世,希望世人读后可以真正迷途觉醒。

大道初始,阴阳首判,人世间的善恶本是相互依存。先圣老子曾经给我们描述过一个有道之世界,但随着“大道废,有仁义;智慧出,有大伪;六亲不和,有孝慈;国家昏乱,有忠臣”,紧接着以是非、荣辱为典型代表的贪念和欲望开始侵占人们的思想。

一旦缺失了道与德的约束,人类社会不复三代之清明,整个社会状况开始急转直下,以致于社会难以清明,人心不再澄静。

 

劝善书:倡导人们从善抑恶

人心不古,其不但不趋善,反更推崇害人利己的事情。圣人之教不得延续,文明之命脉也必将受到压制。基于此,以倡导人们从善抑恶为母题的劝善书才需流传于世,希望世人读后可以真正迷途觉醒。

劝善,顾名思义是要教人行善,首先要明辨究竟什么是善。以《关圣帝君觉世宝训》为例,文中共提到了38善、46恶事供人们在日常生活中作为参考对照。经中曰:“凡人心即神,神即心,无愧心,无愧神。若是欺心,便是欺神。”心是善之源、恶之根,人们为善为恶都源于一个心字。不论有没有行善恶之事,但凡起心动念便

道教早期的劝善书《赤松子中诫经》的序言中曾记录了一则故事,说的是当初宋国大夫薛瑷曾有十子,其中六人瘸跛,一人狱死,三人盲聋生疮毒。有一人名曰子皋与薛瑷相熟,见其家境如此,便问薛瑷,究竟做了什么不好的事情才招致了今日的罪状。薛瑷痛心疾首,如实回答说,自己贵为一国宰相,在位之时不曾为国家举荐贤才,这是不尽责;路上见人遗失财物自己却心中暗喜,这是不为德。人生天地之间,唯德是立身之本,唯善是处事之道,薛瑷在这两点上都没有尽到为人的根本,所以才招致如此人祸。

子皋闻言不禁大惊,对薛瑷说,按照天道之法,他这样的作为必定是要背诛灭全族的,甚至还要殃及子孙。但“天虽高而察其下”,只要懂得“改往修来,转败为成,不患晚矣”。于是子皋把自己当初所得一卷劝人行善之书传给薛瑷,叮嘱其日日行之。薛瑷跪捧而受。

数年后,子皋又见薛瑷,发现他的几个儿子的病全好了。子皋惊问缘由,薛瑷回答说,并未曾请过医生看病,只因日日按照善书上的训诫行事,见人危难便与之方便,奉行如同己处,没想竟得此大果报。子皋叹曰:“天之报善也,过于响应声、影应形。”并大呼两遍“速哉”。

经文所记载的事例恰恰说明了“善恶之报,如影随形”的圣言。为善,必有善果;为恶,必有恶报。倘若能放下昔日之恶而从今行善,更是无上功德。

《无上玉皇心印妙经》中又言:“诵持万遍,妙理自明。”劝善书的意义不仅仅在于教人要明辨善恶,更要让每一个人能亲身去行善事,要把经文上的文字变成生活中具体的事,把涤恶扬善之心用行动表达出来,最终才能达到圣人对世人的期许。

日常生活中怎么做?

那么,凡是有心悔过向善之人,以及愿意恭敬诵持之徒,日常生活中应该怎么做呢?

1诵经礼忏

首要一点,欲有修持,先要诵经礼忏,以明圣人之意。以圣人的言行教训为指路明灯,才可以使人生之舟稳渡迷津

诵经必当虔诚,不可起怀疑诽谤之心。以清净身心读诵经文,不但是在求得神灵护佑,更是通过此方式来涤除自己心中的恶念。时时以经文之中的善意做导引,才更可以明辨自我之迷津。凡是向善之人,必定先要对自己的恶进行忏悔。对外,需要静室明堂;对内,则要内观清净。这是道教自古以来便有的传统。陆修静先师便曾要求道民家中设立靖室、清静别居,不与杂物混淆,只用作礼拜神明或因病因事做忏悔。

道教修行本讲求清净,早晚功课经的第一篇经文便是《清静经》。内心清静,是却恶为善的第一法则。要达到内心清静的途径有很多,除了以静坐内参等修行方式外,最便易行持的方式是诵经礼忏。欲求善果之人,平时可多读诵如《觉世宝训》、《赤松子中诫经》、《太上感应篇》等具有导引作用的善书真经,亦可《清静经》、《救苦经》、《三官经》等太上经典作为修持法门。凡是经文密语,悟一字便可得一字之功,尚需日日持诵,寒暑不殆,时缘即到必证其妙果。

2行持

其二,读诵之后,行持才是把善心转化为善事的最直接方式。把为善之念行持于日常生活,才是圣人教训的本意。

圣人有垂训,世人依所行。把圣人书于经书自上的训诫依条奉行于日常生活之中,先莫起求功求德之念。为善应出于每个人的本心,而不是以行善的方式为自己求得福禄果报。如果以这样的心念去行善,从源头上便已经是错了。如果水在源头已经被污染,下游的江河也必定不会清澈如许。

圣人朱熹曾作诗曰:“问君那得清如许,为有源头活水来。”善应该是出于自我的随手功德,是不掺杂任何个人情感和私利的,是属于率真而为的。经云:日行一善,三年得其果。每日按照圣人训诫去做事,不苛求,也不强求,善缘到时自然有天曹记录功德果报。

又有人说,虽然圣人教训鲜明,自己也有心为善,无奈总是被俗事缠身,或者在善恶之辨上会产生迷惘。如有此疑问,不妨用“功过格”来作为自己日行善恶的记录。每日记录自己所行善恶之事,然后再三省己身,由此才能得以日日精进,不负祖师宏愿。

据传,“功过格”乃许真君为了解除信徒苦难,托梦传万寿宫又玄子这一纪录善恶之行的方式,并由此传世。仙经《太微仙君功过格》中详细记载了功过格的作用和使用方式,其要求人们把《功过格》放置在床头,每天睡前记录自己当天积功累行的过程,并且一定要保持记录的真实有效。凡是对功德进行夸大、对罪恶进行隐瞒的行为不但不会获得上天的福报,还会因为这种行为而获得罪过。经中倡导人们要有“旦夕朝礼,为国为众焚修”、“为国为民,或尊亲先亡,或无主孤魂,诵大经”等弘扬大善的行为,一人为善,便要利益十类众生。足可见行善本身便是一件大功德事。

又有人自我约束的能力欠缺,此时更彰显出道德、风俗甚至于法律的重要性。人能为善,不仅可以证得自己功德,更可以福荫子孙后代和亲戚朋友。若是为恶,在自我遭殃的同时,还会祸及旁人。由此来讲,劝善的意义已经超脱了单纯监督万民成为一个好人、善人的概念,而是以道德来约束民众,反之又以民众的言行为他人和后人树立起更高的道德标杆。

在人生历程中,后来者总是需要前人的榜样力量做指引的。正如生前以自己的亲身行为验证着忠孝节义的关圣帝君已成为世人效法的楷模一般,每个人在自我为善的同时,其实更能够激励亲朋子孙,让身边的每一个人都能有成为善之榜样。当世人都知善、行善,于自己可得内心澄净,于社会可得政治清明。人人如此,便可证得道祖所谓无为而治的大道之景。这岂不才是民心所归?

在一个伤春悲秋到失眠的夜晚突然考虑起生命的真谛来。
是否对我个人而言,人生的意义就在于对抗时间,就在于从微不足道且转瞬即逝的生命中创造出一些暂停甚至永恒。
时间从不停留,唯有“记录”这一个方法可以把来去匆匆的它捕捉住那么一些片刻。照片记录的是客体,而客体对唯心主义的自恋者来讲总是单薄的。可文字不一样,它是主体曾耐心地梳理过脑海中的乱麻并把它们妥善安放的证据。因为有了证据而变得深刻,因为深刻而可以去与铺天盖地的虚无作抗衡,因为抗衡而能够有笃定感地活着。
所以,不要停止表达,不要停止创作。


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