拉应力对不同厚度Q345钢磁记忆信号的影响

为明确磁记忆信号与拉应力之间的对应关系和几何尺寸对试件表面磁场的影响,对Q345低合金钢不同厚度板状试件进行静载拉伸实验.利用TSC-1M-4型磁检测仪,研究3种厚度的光滑试件表面磁记忆信号在不同拉应力下的变化规律.结果表明:弹性阶段磁记忆信号与拉应力之间有较好的相关性,塑性阶段两者相关性较弱;切向磁记忆信号对试件局部屈服的表征比法向磁记忆信号更敏感,利用切向磁场的畸变性可预判试件的早期塑性变形和应力集中区;同一应力水平下,试件表面磁场强度随厚度增加而减小,但不影响其变化规律.     

建筑钢试件拉伸应力与其磁记忆效应漏磁场梯度的对应关系研究

通过对Q345B光滑试件和浅槽试件静载拉伸时表面漏磁场的在线测量,研究了在不同载荷作用下的磁记忆信号特征,建立了梯度特征参量K?和最大梯度绝对值maxK与应力?之间的对应关系.试验结果表明:随着载荷的增加,磁信号法向分量逐渐增大;磁场法向分量过零点和梯度最大值,能较好的判断应力集中位置;磁场法向分量出现"峰-峰值",不能作为早期损伤判断的依据;随着应力的增加,梯度特征参量K?出现最大值,可准确地判定试件是否进入塑性阶段;maxK值均随着应力的增加而增大,可较好地反映试件的损伤程度.     

基于磁机械效应的铁磁材料漏磁检测数值模拟

为更准确地描述材料的非线性磁机械耦合效应，以非线性磁致伸缩应变方程、有效场理论和能量平衡方程等为基础提出新的磁弹性耦合模型与变刚度模型，分析了铁磁材料的磁机械效应和变刚度效应，并利用数值分析软件将非线性磁化模型的理论结果与仿真过程进行耦合。结果表明，仿真得到的缺陷泄漏场分布与已有研究结果一致，验证了所提出模型与仿真方法的可行性和准确性。分析了应力、缺陷尺寸和缺陷位置对表面磁场的影响，结果表明：在拉伸载荷作用下，试样表面法向磁场信号呈类S形曲线，切向信号呈类锥形曲线，其极值均随载荷增加先减小后增大；试样存在缺陷时，不同采集路径上获取的信号存在很大差异，缺陷边缘路径上的漏磁场峰值与缺陷长度呈负相关，而峰值距离和跨度却相反，在远离缺陷的采集路线上，漏磁场信号的峰值和跨度均与缺陷长度呈正相关。     

载荷激励下预制裂纹位向与磁记忆信号的相关性

基于三维磁敏传感器,通过逐级加载方式研究了FV520B钢件在不同轴向载荷激励下预制裂纹位向与三维磁记忆信号之间的关系,探讨了不同位向裂纹磁记忆信号的特征参量与轴向应力之间的相关性.结果表明:轴向应力使试件产生自发磁化,磁化强度随载荷的增加而增大,磁记忆切向分量特征参量Bxave和法向分量特征参量KBz与轴向应力之间具有线性相关关系;三维磁记忆信号(Bx,By,Bz)对不同位向裂纹的检测灵敏度不同,垂直于三维磁敏探头扫查方向的裂纹漏磁异变特征信号最为强烈,而平行于扫查方向的裂纹无异变特征信号,可以根据三维磁记忆信号变化特征对裂纹进行准确定位;三维磁记忆信号在断裂后均发生激变,可以根据磁记忆特征参量ΔBx和|KG|与轴向应力和残余变形间存在的相关关系评估试件的损伤状态.     

金属磁记忆在齿轮早期微裂纹检测中的应用

依据金属磁记忆检测的基本原理,提出关于齿轮早期局部微裂纹缺陷的漏磁信号模型,指出在裂纹区域,漏磁场的切向分量具有峰值,而法向分量过零、其梯度具有峰值,分析了裂纹深度对上述特征的影响,并将上述理论应用于实际齿轮表面微裂纹检测,显微分析的结果论证了磁记忆检测的有效性。     

铁磁材料应力-磁化性能的相关性

针对受外力作用的铁磁材料,应用微磁学理论,从最小能量原理出发,采用拉格朗日乘子法推导了应力作用下的应力-磁化矢量的描述方程,得出应力-磁化率关系表达式。以条形单晶铁为例,编写三维有限元程序,计算得出应力平行和垂直于外磁场情况下单晶铁磁体内部的磁化矢量分布及应力-磁化率关系曲线,计算结果表明在应力作用下磁化矢量发生偏转,受拉时磁化矢量向外磁场方向偏转,磁化增强,磁化率随应力增加而增大;受压时磁化矢量向背离外磁场方向偏转,磁化减弱,磁化率随应力增大而减小;且各向异性磁化率与应力施加方向相关。     

长输管道盗油孔弱磁检测

为了确保油气长输管道的安全运行,针对管道上盗油孔的检测问题,研究了盗油孔处剩磁检测信号的变化特征.采用磁畴模型对盗油孔漏磁信号的分布特征进行了研究,利用有限元分析方法对铁磁性试件进行了静力学分析和静磁学分析,模拟了盗油孔处剩磁信号的变化规律.研究结果表明:在应力集中区域存在着漏磁信号,其分布规律随应力的变化而变化;在弱磁场作用下,可以较好地检测到由应力引起的自发漏磁信号.     

基于弱磁效应的管道应力检测技术

应力集中是造成铁磁性金属管道破坏的主要原因，通过应力的有效检测，可对金属管道的使用状态进行预判，有效保障设备的使用安全。利用铁磁材料能量平衡理论，对应力作用下的材料弱磁效应进行了分析；通过基于金属能带理论的仿真软件建立铁磁材料三维仿真模型，计算了拉应力作用下体系的磁效应特征；设计制作基于差动对称结构的微弱磁场检测传感器，通过基于弱磁传感器的应力检测系统对不同类型的管道应力集中状态进行检测，并利用其他应力检测手段对应力集中情况进行了验证。结果表明，弱磁传感器可有效检测管道表面的弱磁场信号；在应力集中区，弱磁场信号表现出剧烈的波动特征；各种检测手段均验证了弱磁应力检测的有效性，弱磁应力检测技术可有效检测由缺陷或变形等导致的管道应力集中。     

有关大地磁场对金属磁记忆信号影响的数值模拟

利用ANSYS有限元模拟软件,结合力-磁耦合关系,分别模拟三种放置方式下,试件沿轴转动时初始状态和屈服后的法向和切向磁信号.对比得出以下结论:首先,当地磁场与试件加载方向不平行或与检测面出现夹角时,法向磁信号相比切向磁信号更为准确.地磁场方向对屈服后试件的影响要比初始状态大,尤其在缺陷附近应力集中区域.其次,当试件不是正南正北放置,而是东西放置或者与地磁场存在一定夹角时,按原来方向的法向和切向信号判断试件应力集中将不再准确,因此找到此时磁场方向下试件表面的法向和切向磁信号是做出准确检测的前提条件.另外,当大地磁场完全垂直于试件表面时,无论切向还是法向磁信号都基本为一直线,只有在缺陷处有些许变化,原来过零点和极大值的现象都不再出现.所以在实际工程中,要尽可能避免试件检测面与大地磁场完全垂直,否则以法向信号过零点和切向信号极大值为依据的经验判断方法将不再适用.     

高载旋转弯曲疲劳损伤的磁记忆检测

为寻找高载旋转弯曲疲劳破坏前的特征信号,基于磁机械效应及磁场叠加原理进行理论研究,在此基础上,对带环形缺陷的45号钢试件进行高载旋转弯曲疲劳试验,研究疲劳过程中试件表面的磁信号的法向分量的分布变化.理论分析表明,疲劳裂纹附近的磁信号分布随裂纹扩展而变化.实验结果显示在进入裂纹快速扩展前后,缺口两边的磁信号大小顺序发生变化;名义应力及应力集中系数、环境磁场和提离值影响检测效果,但有对应的解决方法.磁记忆技术用于高载旋转弯曲疲劳损伤检测是可行的.     

基于矫顽力的管道剩磁应力检测技术研究

剩磁应力检测技术可对铁磁性材料的应力集中程度进行有效检测，在长输油气管道内检测领域具有巨大发展潜力。然而，剩磁应力检测技术的机理尚不完善，剩磁信号与应力关系难以量化计算，导致剩磁应力检测无法实现管道损伤的量化测量，严重影响了该技术在管道内检测领域的应用。根据磁畴模型解释了管道剩磁产生机理，通过矫顽力建立剩磁与应力的对应关系,分析了剩磁信号随管道外应力的变化特征。研究结果表明，铁磁性材料的不可逆磁化是产生剩磁的原因，随着管道外应力的增加剩磁信号有逐渐增大的变化规律。     

液晶5CB磁化特性的数值分析

以液晶5CB材料为研究对象,观察不同相（晶体相,向列相,各相同性相）下液晶5CB的磁化强度随外磁场变化情况,并进行数据处理分析,实验结果表明,外磁场强度在-5 000 A/m~5 000 A/m范围内变化时,液晶5CB表现出顺磁性,当外磁场强度值继续增加时,液晶5CB显示出抗磁性,对实验数据进行数值分析得出,在不同的外磁场强度范围内,不同相下液晶5CB磁化强度变化规律基本满足线性方程,当外磁场强度由临界值逐渐减小时,处于液晶相和各相同性相的液晶5CB出现不同程度的磁滞现象,考虑到液晶盒的锚定作用,得到液晶5CB在不同相下磁化规律的拟合直线方程,各有其特点,因此可以通过分析不同直线斜率和截距,从而判断出液晶5CB所处的不同状态. 也可以根据液晶5CB的不同直线方程得出外磁场强度的变化范围.     

管道漏磁内检测裂纹缺陷仿真与实验研究

针对管道漏磁内检测中裂纹与磁化方向角度过小难以识别问题,分析了直流电磁铁轴向励磁条件下裂纹角度对漏磁检测信号的影响以及裂纹漏磁信号的特征。采用Comsol有限元仿真软件,对管道内壁不同角度0.2 mm裂纹缺陷进行了仿真分析;搭建了直流电磁铁轴向励磁实验平台,采用电火花技术加工不同角度裂纹试件,进行裂纹角度问题的拖拉实验。结果表明,裂纹与磁化方向最小可检测角度为25°;随着裂纹角度的减小,漏磁信号峰值逐渐减小,信号跨度越大,噪声信号影响越大;当磁化方向与裂纹垂直时,漏磁信号幅值最大跨度最小,磁化方向与裂纹平行时无漏磁信号产生。     

步行能量采集器中磁致伸缩材料的机-磁耦合特性研究

针对步行能量采集器中磁致伸缩材料的机–磁耦合特性,提出了一种磁致伸缩材料机–磁耦合特性的研究方法,通过观察磁畴角度偏转的规律,研究应力和磁场载荷同时作用下的超磁致伸缩材料的机–磁耦合特性.发现外加磁场增加有利于磁畴的偏转和跃迁,而应力各向异性能不利于超磁致伸缩材料磁化的进行,使超磁致伸缩材料的磁化更加困难.依据以上结论选择最佳的外加磁场和应力的取值,并且计算磁致伸缩材料对外产生的磁化强度,该磁化强度具有更高的效率.     

城市环境下粘性土的强度磁效应

通过室内试验研究，揭示了城市附加磁场对粘性土强度的影响．经磁化处理后，南宁市邕江Ⅰ、Ⅱ级阶地冲积相粘性土的强度有所增大．原状土在100kPa围压下峰值强度基本上不变，200～400kPa围压下峰值强度增幅町达3．9％-17．0％．重塑土的峰值强度增幅可达10％-18％．城市附加磁场可对粘性土的土粒表向电荷及双电层结构产生影响，并使孔隙水中化学组分发生磁化学反应，导致粘性土土粒问的细观连接强度产生变化，从而使粘性土的强度发牛变化．     

周期式高梯度磁选机磁系磁场的分析与应用

当励磁电流为200 A时,计算了周期式高梯度磁选机线圈轴线轴向和距轴线0.15 m处径向的磁感应强度,并运用ANSYS有限元分析软件分析了屏蔽铁铠和磁极对线圈磁场特性的影响,同时采用该设备进行了高岭土磁分离除铁实验. 结果表明,距线圈中心0.1 m轴线轴向为0.326 T的均匀磁场,随着与中心距离的增加磁感应强度大幅下降;距轴线0.15 m径向的磁感应强度很小,在端面效应的作用下达到最大值0.064 T;安装屏蔽铁铠和磁极,线圈中心均匀磁场的磁感应强度提高至0.95 T. 在矿浆流速为0.7 cm/s,背景磁感应强度为1.1 T下,一次磁选将高岭土的Fe2O3的质量分数由1.35%降至0.63%,白度由68%提高至89%.