螺纹连接承载过程的力-磁关系研究

研究了单轴拉伸载荷作用下螺纹连接试件表面弱磁信号的变化。运用有限元方法,对受拉伸载荷作用的螺纹连接件进行应力分布计算,并将结果与测得的磁信号分布进行对比,得到了应力集中和局部塑性变形与磁记忆信号变化的对应关系。总结了磁信号随应力变化的趋势与材料的弹塑性变形之间的关系,探讨了用磁记忆检测结果判别铁磁性构件中是否发生塑性变形的可能性。     

平封头应力释放槽区的应力集中系数

由于平封头与筒体连接部位几何不连续,易产生应力集中,导致疲劳强度降低,工程上往往采用设置应力释放槽或过渡圆角的方法解决。引入影响带应力释放槽的平封头与筒体连接处应力集中系数的无量纲参数,利用ANSYS有限元分析软件和SPSS数据统计分析软件,对平封头与筒体连接部位局部应力的分布规律进行研究,找出平封头厚度、筒体直径、筒体厚度、应力释放槽几何尺寸与应力集中系数之间的定性和定量关系,为工程上确定应力释放槽的几何尺寸提供指导。研究结果表明,应力集中系数与结构几何尺寸之间的定量关系式符合工程应用的精度。     

大容积全多层高压储氢容器封头和筒体连接结构强度研究

以自主研制的75 MPa,2.5 m3大容积全多层高压储氢容器为对象,开展了封头和筒体连接结构强度试验研究,得到了加强箍、封头及其连接部位应力随容器内压力的变化情况。建立了精度较高的大容积全多层高压储氢容器封头和筒体连接结构弹塑性有限元分析模型。基于该模型,对封头和筒体连接结构在容器超压过程中的变形特征,及封头与加强箍配合面形成裂纹尖端在多次加载时的稳定性进行了分析,验证了加强箍结构设计方法的合理性。     

承压管道磁记忆检测缺陷信号量化数值研究

利用Ansys数值模拟软件,对含埋藏缺陷的承压管道进行磁记忆检测有限元模拟,分析磁记忆信号值在不同缺陷参数、不同应力状态下的变化规律.结果表明,磁记忆信号可以对管道埋藏型裂纹及气孔产生的应力集中进行表征,随着缺陷埋深的减小与内压载荷的增加,磁记忆信号变化幅度增大,法向梯度极值增加.通过法向和切向信号协同分析,可以实现对...     

椭圆封头与筒体过渡段应力分布

在中低压容器常规设计中，对椭圆封头与筒体过渡段的边缘应力一般不予计算，只在结构上进行局部处理。为了探究边缘应力对椭圆封头及筒体过渡段的影响，文中针对5种不同直径的椭圆封头，采用ABAQUS有限元分析软件和有矩理论，对比研究了封头过渡段内外壁面应力的变化规律，同时采用有矩理论研究了封头过渡段内外壁面边缘应力的影响范围及最大值出现的位置。结果表明：5种不同直径封头直边段内外壁面存在大小相等、方向相反的边缘应力，内外壁面最大径向边缘应力与筒体薄膜应力相当，最大值至连接处的距离远大于椭圆形封头标准规定的直边高度，直径越大，距离越远。封头标准GB/T 25198—2010中规定直边高度处径向应力超出筒体薄膜应力的44%～61%。直边段与筒体薄膜应力相当的横截面距连接处0～15 mm,与直径关系不大。研究结果可对中低压容器的设计制造和安全运行起到一定的指导作用，为封头标准的修订提供参考依据。     

等离子喷焊热残余应力磁信号仿真

金属磁记忆检测作为一种新型无损检测方式,在热残余应力检测方面有良好的应用潜质。以传热学、电磁学、热弹塑性有限元分析法及力-磁效应为理论基础,采用ANSYS分析软件建立"热-力-磁"耦合模型,利用该耦合模型得到熔覆层附近基体材料的热残余应力分布以及其相应磁信号。结果表明热残余应力与其磁信号都主要集中在温度梯度变化较大的熔覆层附近,距离熔覆层越近数值越大,并且磁信号的方向随应力性质变化。此外增大热源输入会增大磁信号的数值但并不影响其分布规律。仿真结果符合热残余应力形成机理以及力-磁效应原理。通过相同工艺参数下的试验验证,发现仿真磁信号与实测磁信号的变化规律基本相同,证明上述分析与实际情况基本吻合。研究结果为磁记忆技术在热残余应力检测的深入研究提供了借鉴意义与参考价值。     

爆炸焊不锈钢复合钢板制压力容器的磁记忆检测

对某厂爆炸焊复合钢板制大型压力容器进行了磁记忆检测,在容器封头内部表面发现连续高应力区,对高应力区部位进行荧光渗透检测,发现距离封头环焊缝200 mm范围内存在大量横向、网状裂纹。金相分析结果表明,裂纹均为沿晶开裂,并伴有晶粒脱落;再结合介质组分分析表明,产生的裂纹为应力腐蚀开裂;最后对裂纹成因及磁记忆检测技术在判断应力腐蚀开裂敏感性的应用进行了讨论。     

柱塞泵螺纹的磁记忆检测技术研究

针对石油行业柱塞泵螺纹长期服役后容易产生疲劳失效,且至今尚没有好的检测方法对其进行检测。应用磁记忆检测技术对其进行检测,并对不同裂纹处磁场进行有限元仿真分析,提出了柱塞泵螺纹的磁记忆检测方法,研究了不同缺陷处磁记忆信号特征。分析结果表明,磁记忆检测技术是检测柱塞泵螺纹缺陷的有效方法,通过磁记忆信号能对缺陷类型进行区分。     

带有厚度与筒体不相等半球形封头热套高压容器强度研究

本文对一台内直径为１０００ｍｍ、设计压力为３１．４ＭＰａ的带有厚度与筒体不相等半球形封头热套高压容器进行了强度研究,建立了综合考虑半球形封头成形过程中的厚度变化和加强箍与半球形封头贴合质量的有限元应力分析模型,应力计算值和实测值相当吻合,连接接头处没有显著的应力集中现象,加强箍与半球形封头之间圆柱面的贴合质量对容器应力的影响很小,制造时应严格控制锥面的贴合质量。     

高压容器筒体与封头连接区可靠性分析

建立了高压容器筒体与封头结构的有限元分析模型.采用蒙特卡罗法(Monte-Carlo Method),分析了输入随机变量对高压容器筒体与封头结构可靠性的影响.结果表明:工作压力对筒体与封头连接区可靠性的影响较大,是高压力容器筒体与封头结构失效的主要因素.     

助基于磁梯度张量的金属磁记忆检测方法

金属磁记忆是对铁磁材料早期微观损伤及应力集中进行无损检测的有效方法。为提高磁记忆检测的可靠性,充分利用磁记忆信号的矢量信息,将磁梯度张量测量及分析方法引入磁记忆检测中。根据张量缩并分析理论得到了磁记忆信号的磁梯度张量模量,通过求解梯度局部相位的一阶导数得到信号的梯度局部波数,然后分析信号的磁梯度张量模量和梯度局部波数分布特征,得到磁梯度模量和梯度局部波数极值点分别与应力集中边界和中心位置的对应关系。实验结果表明：磁梯度张量方法能够克服检测方向与缺陷夹角变化对测量信号的影响,准确地对应力集中进行判断。     

基于奇异值分解的磁记忆信号特征提取方法

针对金属磁记忆信号容易受到环境噪声影响,使得缺陷信号可检测性降低的情况,首先,利用传统的奇异值分解方法对场桥主梁磁记忆信号进行分解和重构,发现尽管可以取得较为理想的降噪效果,但如何自适应确定重构时的奇异值个数仍存在困难;然后,将磁记忆信号按照二进递推方法构造矩阵,重复进行奇异值分解可以获得具有不同分辨率的近似信号和细节信号,从而形成多分辨奇异值分解,其中细节信号对应磁记忆中的噪声成分,近似信号为去除噪声之后的有效磁记忆信号,从而实现了磁记忆信号的降噪。将该方法用于某场桥主梁磁记忆信号的处理,有效地提高了重构信号的信噪比,准确地判断出了该主梁的应力集中区域,为评估其应力状态和早期故障诊断奠定了基础。     

基于磁-声结合的特殊螺纹油管密封检测方法研究*

针对特殊螺纹油管下井后仍存在密封失效的问题,提出采用金属磁记忆和超声相结合的检测技术应用于特殊螺纹油管密封性能的检测。搭建金属磁记忆检测系统,采集上扣前后接头的磁记忆信号,提取并分析特征参数磁记忆信号梯度值。结果表明:磁信号梯度值可以表征螺纹形貌;上扣后啮合螺纹应力分布不均,起始端磁信号梯度值大,应力集中程度高。搭建超声检测系统,采集上扣前后油管密封面回波信号,计算声强反射系数,并利用声强反射系数与接触应力的关系得到密封面接触应力分布。结果表明,上扣后密封面环形带上保持了较高的接触应力,具有一定密封能力。磁-声结合的检测方法实现了对接头螺纹连接部位应力集中情况和密封面接触应力分布的检测,进而可评估密封性能,为保障油管下井服役提供了更安全更有效的密封检测手段。     

压力气瓶焊缝的磁记忆检测研究

金属焊接引起的残余应力分布的不均匀程度是影响设备寿命的重要因素。采用磁记忆无损检测方法可以检测出应力集中区。对乙炔气瓶的环向焊缝进行了磁记忆方法检测,并通过预制缺陷的管件焊接试验,说明磁记忆方法对于检测焊接的结构组织不均匀和焊接缺陷均有效。     

基于金属磁记忆信号垂向特征分析的损伤状态识别

金属磁记忆是一种可对铁磁材料早期微观损伤进行有效诊断的无损检测技术。为消除磁记忆信号不确定影响因素,提高损伤状态识别的准确率,引入了磁梯度张量和磁场垂向特征分析方法。首先,利用磁梯度张量测量方法获取磁场完整的变化信息,为克服检测方向选取对检测信号的影响,利用磁场不变特征量-总梯度模量来判断损伤及损伤区的边界位置;然后,通过测量不同高度下总梯度模量的平面分布,得到总梯度模量的垂向分布特征;最后,分析了不同损伤的边界处总梯度模量的垂向分布特征差异。理论分析和实验结果表明,在提离高度逐渐增大过程中,裂纹边界处的磁梯度张量振幅的衰减速度和幅度远大于应力集中作用的结果,根据磁记忆信号的垂向特征,可有效地识别损伤状态。     

一种磁记忆检测定量分析的新方法

金属磁记忆检测技术是利用磁记忆效应对铁磁性材料的应力集中区进行无损检测的新方法.磁记忆效应的特征是应力集中部位表面的漏磁场的切向分量最大、法向分量存在过零现象.在目前的研究工作中,研究方法主要是以测量磁记忆法向信号过零点位置来判断应力集中,从而割裂了切向与法向之间内在的关系.探讨了采用法向切向联合检测的方法,利用一种新型的磁阻传感器HMC1002,设计组装了高精度的二维弱磁场测量传感器.通过对拉伸试件进行2种方法检测的对比实验,结果表明,此方法比单一的法向磁场分量过零值点的检测更有效,可望在磁记忆检测定量分析研究中有很好的实际应用价值.     

基于Kp微扰算法的磁场中MMM信号特征的研究

金属磁记忆(MMM)法可以对铁磁性金属构件微观损伤区域进行早期预判和评估,但是磁记忆信号很容易受到外界强磁场的干扰,给检测结果带来偏差。为研究磁场强度对磁记忆信号的影响规律,采用Kp微扰算法,在K空间,通过有效玻尔磁子数p建立多元超原胞磁力学模型,计算在外界磁场作用下,磁力学定量变化关系。研究结果表明,在外界磁场作用下,电子轨道运动增强,晶格结构发生畸变,原子磁矩增大。当磁场较小时,磁记忆信号随外界磁场强度增大而线性增大;当磁场强度达到临界值时,原子磁矩近似等于独立原子的磁矩,磁记忆信号趋于定值;当磁场强度大于临界值以后,应力集中区的磁记忆信号将被磁场覆盖。磁记忆检测实验结果与理论分析结果具有很好的一致性。     

焊接床身时效处理效果评价方法的研究

探讨磁记忆检测方法在焊接床身时效效果评价中的应用,通过对热时效处理前后的磁记忆检测结果进行对比,验证了磁记忆检测在时效效果评价方面的可行性,并进行了现场检测应用,取得了很好的检测效果.     

Quantitative metal magnetic memory reliability modeling for welded joints

Metal magnetic memory(MMM) testing has been widely used to detect welded joints. However, load levels, environmental magnetic field, and measurement noises make the MMM data dispersive and bring difficulty to quantitative evaluation. In order to promote the development of quantitative MMM reliability assessment, a new MMM model is presented for welded joints. Steel Q235 welded specimens are tested along the longitudinal and horizontal lines by TSC-2M-8 instrument in the tensile fatigue experiments. The X-ray testing is carried out synchronously to verify the MMM results. It is found that MMM testing can detect the hidden crack earlier than X-ray testing. Moreover, the MMM gradient vector sumKvs is sensitive to the damage degree, especially at early and hidden damage stages. Considering the dispersion of MMM data, theKvs statistical law is investigated, which shows thatKvs obeys Gaussian distribution. SoKvs is the suitable MMM parameter to establish reliability model of welded joints. At last, the original quantitative MMM reliability model is first presented based on the improved stress strength interference theory. It is shown that the reliability degree R gradually decreases with the decreasing of the residual life ratioT, and the maximal error betweenprediction reliability degreeR1and verification reliability degreeR2 is 9.15%. This presented method provides a novel tool of reliability testing and evaluating in practical engineering for welded joints.     

焊接裂纹金属磁记忆信号特征研究的进展

反映焊接裂纹的金属磁记忆信号特征包括信号过零点位置、小波分析能量极大值点位置、傅立叶分析相位突变位置、区域信号的最大值与最小值差值、信号在检测方向上的梯度、信号在检测方向垂直方向上的梯度。以上6个信号特征通过金属磁记忆信号特征判断焊接裂纹的方法。可以描述焊接裂纹时的作用以及相互之间的关系。研究表明:过零点特征和小波分析极大值点位置特征是不可靠的,用其他4个特征来判断焊接裂纹得到的结论很可靠。未来需要建立用这4个特征来判断焊接裂纹的系统。