铁磁试件应力磁化过程中的磁化反转效应

在反复加载-卸载条件下,测量了35号冷轧钢试件在不同的最大拉应力作用下试件表面某确定点漏磁场随拉应力的对应关系,并进行了讨论和分析。建立了两种应力磁效应的数学模型,即应力磁化反转效应的应力等效磁场模型和应力磁化反转效应的磁导率模型。理论模型都能很好地反映应力磁化耦合的反转现象,和试验数据基本一致。理论模型的建立进一步证明了金属磁记忆定量检测的可能性。     

拉压不同应力对磁记忆信号的影响及机理

通过对Q235钢退磁试件的拉伸、压缩试验,利用磁记忆在线监测系统实时跟踪记录了不同拉压应力作用下试件表面的磁信号变化特征. 结果表明:拉伸载荷对合成磁场的影响是先减小后增加的,在接近材料屈服强度的0.3倍左右后趋于稳定不变;而压应力引起的合成磁场初期快速下降,之后处于上下波动变化. 通过引入拉压应力所产生的不同应力退磁项,对J-A磁机械效应模型进行了改进,模拟结果与试验数据具有较好的的一致性,可用于拉压不同应力致磁机理的理论解释.      

基于磁记忆检测的桥钢箱梁翼缘损伤状态力磁关系

金属磁记忆检测技术由于其能够快速便捷的对铁磁性构件的损伤进行识别,且被认为具有识别隐性损伤的能力,而被广泛研究。为推进金属磁记忆检测技术在桥钢箱梁损伤检测方面的应用,对桥钢箱梁进行了静力受弯试验,提取其变形最严重的上翼缘磁信号分布,建立了损伤区域力与磁信号和磁信号梯度的关系曲线,并提出用磁场梯度指数来表征钢梁的受力和损伤状态。结果表明:上翼缘磁信号曲线与应力变化形态正好相反,磁信号曲线在进入塑性后发生反转变为负值,且随应力变化的速度增快,可以判断构件进入塑性状态,即将发生损伤;磁场梯度曲线在损伤最严重的区域出现最大值,且随着荷载的增大,磁梯度最大值点不断向钢梁中间移动,由此可以进行破坏状态的预警;磁场梯度与应力关系曲线可将构件整个受力过程明显的区分为初始、屈服、塑性、损伤4个状态;可以用磁场梯度指数来进行构件受力状态与损伤状态的表征。该研究可为金属磁记忆检测技术在桥钢箱梁损伤状态的定量评估和预警方面的应用提供依据和参考。      

40Cr钢应力磁化过程中的磁化反转特征

金属磁记忆检测技术是一种可早期检测铁磁构件应力集中程度的新方法,但进一步定量评价和广泛应用的瓶颈问题是复杂的应力磁化反转特征.对40Cr钢圆棒试件在不同最大拉力下进行反复加载-卸载拉伸试验,测定试件表面某确定点处漏磁场与拉应力的关系.试验结果表明,当试件处于弹性变形阶段时,漏磁场强度与拉应力的变化规律为线性关系;当试件受力超过屈服强度时,漏磁场强度与拉应力的变化规律变为折线,表现为先减小后增大再减小的应力磁化反转现象.随着最大拉力的增大,应力磁化反转极值点位置向较高拉应力方向移动,漏磁场强度最大变化量△Bmax也逐渐增大.     

铁磁试件静载拉伸时应力磁化的反转效应

 以20钢含V型缺陷平板试样为研究对象,通过试验方法和ANSYS仿真方法对试样在拉伸载荷下的应力分布进行反复加载卸载分析,测量了试样表面规定路径的切向和法向的漏磁场分布;分析了V型缺陷对磁记忆信号的影响以及固定位置的磁场值随应力的变化关系;最后将试验结果与模拟结果进行对比,发现试验结果与模拟结果具有很好的一致性。在应力小于50MPa时磁场值随应力的增加而减小,在应力大于50MPa时磁场值随应力的增加而增加。变化关系表现出了明显的应力磁化反转现象,磁化反转位置在50MPa(约是最大应力的30%)。     

利用磁声发射法对钢铁件微观损伤与残余应力的研究

本文通过４５钢和Ｔ１０钢在不同组织及应力状态下，磁声发射信号的强度，幅值和脉宽分布等特性的研究，表明了磁声发射特性的变化与材料内部应力状态有关。利用磁声发射可以无损地检测钢铁材料服役中出现的微观损伤和残余应力，避免应力，避免在役工件的意外事故发生。     

抗硫化物应力腐蚀试验方法的改进

随着用于抗硫化物应力腐蚀试验的钢材强度等级越来越高,要求加载的载荷值越来越接近材料的名义屈服强度(如要求加载的载荷值/材料的名义屈服强度接近90%~95%),导致使用传统应力环的单轴拉伸装置在加载时本身存在的系统偏差严重影响试验的结果。为了解决抗硫化物腐蚀单轴拉伸试验中的偏差问题,通过试验测试对比,分析了误差产生的主要原因以及应对方法,论证了采用测力传感器在线控制应力环的加载力可有效减少测量误差,通过改进应力环加载试验的方法可显著减少试验弯矩。     

加卸载下原煤力学特性及渗透演化规律

基于自主研发的煤岩热流固耦合试验系统,在考虑实际开采方式的条件下,进行轴压升高和围压降低的加卸载试验,分析研究不同加卸载速率下原煤的力学特性和渗透演化规律.结果表明:加卸载过程中,轴向应力的加载速率越大,峰值应力附近的曲线平台越长,峰值应力、轴向应变和环向应变也越大,体应变则越小.不同加卸载速率比下含瓦斯煤变形模量均先迅速减小后缓慢减小,到破坏时再迅速降低,而后逐渐保持稳定趋势;在相同轴向应变时,加卸载速率比越小,煤样的变形模量越大.加卸载过程中,煤样的偏应力、渗透率与应变的关系可分为三个阶段:初始压密与弹性阶段、屈服破坏阶段和破坏后阶段.加卸载速率比越小,煤样达到峰值应力时,含瓦斯煤的渗透率和体积变形越大.      

基于粒子群最大似然估计的焊缝早期隐性损伤磁记忆精确定位模型

针对由于焊接残余应力、磁场噪声等干扰,造成磁记忆检测在焊缝早期隐性损伤位置定量评价上的困难,提出基于粒子群算法优化的最大似然估计磁记忆梯度定量模型.通过对预制未焊透缺陷的Q235焊接试件进行焊缝疲劳拉伸实验,同步对比扫描电镜和X射线检测结果,发现磁记忆信号梯度对早期隐性损伤位置反应比较敏感,并获得了梯度随着与隐性损伤的距离增大而减小的衰减变化规律,构建隐性损伤位置参数与磁记忆梯度的非线性函数,考虑磁场噪声对隐性损伤定位结果的影响,引入最大似然估计建立目标函数,进一步考虑目标函数的非线性容易陷入局部极值而非全局极值的问题,采用具有全局搜索能力的粒子群算法对目标函数进行优化,建立基于粒子群最大似然估计的焊缝隐性损伤位置磁记忆定量模型,验证结果表明定位误差仅为3.48%,为实际工程中利用磁记忆技术及时发现早期隐性损伤并精确定位提供了新的思路.      

不同应力路径下岩石细观力学性能离散元研究

岩体工程中的应力状态对围岩的稳定性具有重要影响。为研究地下巷道中岩体应力状态对围岩稳定性的影响规律，基于离散元理论，对地下巷道开挖过程的应力状态进行分析，开展了围压卸载—轴压增加、围压卸载—轴压不变和围压卸载—轴压减少3种不同卸载路径下的三轴压缩数值模拟试验，并与常规三轴压缩试验进行对比，分析了不同应力路径下的岩石宏观强度特征及细观损伤过程差异性。结果表明：强度准则和应力张量状态不受卸载路径的影响，但不同应力路径下岩体的损伤过程不同，围压卸载—轴压不变应力路径下的微观裂纹发育最密集，而围压卸载—轴压增加应力路径下的裂纹丛集速度最快。研究结果可为地下巷道开挖过程中的围岩应力卸载破坏分析提供参考。     

金属磁记忆检测技术研究新进展与关键问题

金属磁记忆检测技术是一种适用于铁磁材料的新兴的无损检测技术,主要优势在于无需外加激励磁场源,即在天然地磁场的激励作用下,通过测量材料表面的漏磁信号,就能够对铁磁构件的早期损伤进行检测,避免结构或构件发生突然的脆性破坏。针对近10余年金属磁记忆检测技术的研究现状,概述了该技术的理论基础,总结了该技术理论研究、试验研究以及工程应用新进展,探讨了磁记忆检测技术的损伤评判准则,分析了影响磁记忆检测信号的因素,基于此,提出了磁记忆检测技术目前存在的问题和未来的研究发展方向。      

疲劳载荷下金属材料的磁记忆信号特征

设计拉伸疲劳试验,研究了疲劳载荷下磁信号暂时到达的稳定状态的特点以及疲劳过程中磁信号的分布、变化情况,并结合改进的J-A理论进行分析和讨论.结果显示:磁信号暂时到达的稳定状态在一个循环周期内沿环线变化,并且环线随循环载荷类型不同而变化,说明用改进的J-A理论描述磁记忆现象合理;疲劳过程中磁信号分三个阶段变化,这个特征由改进的J-A模型中描述磁畴壁运动所受阻碍的参数(ξ″)随疲劳损伤发展的变化规律解释;磁信号在缺陷附近呈"⌒"形的分布,这个特征由缺陷附近ξ″的分布规律解释.      

Magnetizing reversal characteristic of 40Cr steel during stress-magnetizing process北大核心CSCD

Metal magnetic memory testing is a novel method which can early detect stress concentration level of ferromagnetic components, but the bottleneck problem of further quantitative evaluation and widely application is the complex stress-magnetism reversal characteristic. A repeated loading-unloading tensile test was applied to round bar specimens made of 40Cr steel under different maximum tensile and the relation between the leak magnetic field at certain point on the surface and tensile stress was measured. The results show that the law of the change between the surface leak magnetic field at certain point and tensile stress is a linear relation in elastic deformation stage. When tensile exceeds yield strength, the law of the change between the surface leak magnetic field at certain point and tensile stress is a polygonal line, appearing a stress-magnetism reversal phenomenon: decreasing firstly, then increasing and decreasing again. With the increase of the maximum tensile, the extreme point of stress-magnetism reversal moves to higher tensile stress and maximum variation ΔBmax of leak magnetic field increases as well.     

Effect of stress state on the stress-induced martensitic transformation in polycrystalline Ni-Ti alloy

The effect of stress state on the character and extent of the stress-induced martensitic transformation in polycrystalline Ni-Ti shape memory alloy has been investigated. Utilizing unique experimental equipment, uniaxial and triaxial stress states have been imposed on Ni-Ti specimens and the pseudoelastic transformation strains have been monitored. Comparisons between tests of differing stress states have been performed using effective stress and effective strain quantities; a strain offset method has been utilized to determine the effective stress required for transformation under a given stress state. Results of the tests under different stress states indicate that (1) despite the negative volumetric strain associated with the austenite-to-martensite transformation in Ni-Ti, effective stress for the onset of transformation decreases with increasing hydrostatic stress; (2) effective stressvs effective strain behavior differs greatly under different applied stress states; and (3) austenite in Ni-Ti is fully stable under large values of compressive hydrostatic stress.     

残余应力及去应力退火对无取向电工钢性能的影响

目前,国内外无取向电工钢用户不仅要求电工钢磁性能良好,对加工性能也提出较高要求.通过测试不同预拉伸状态下材料的白片力学性能及白片、黑片磁性能,对加工强化提高无取向电工钢在供货状态下的屈服强度以及去应力退火解决加工强化磁性能劣化问题进行了一些探索性研究,并对不同状态下材料的残余应力对磁性能的影响进行了分析.