X70管线钢金属磁记忆信号特征研究

针对铁磁构件表面磁记忆信号法向分量在裂纹或应力集中处存在过零点现象,很多学者对此有争议,通过线切割模拟裂纹,在拉伸试验机上拉伸管道构件,并分析管道构件表面漏磁信号法向分量,发现在裂纹处法向分量确实存在过零点现象,但是过零点随着拉伸栽荷的变化发生漂移,当载荷增加到一定程度过零点不再漂移.结果表明,不能单纯以法向分量过零点判断裂纹或应力集中处.     

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.     

基于强化磁记忆的铁磁构件应力检测方法研究

磁记忆检测方法可快速检测铁磁构件应力集中区域,对其早期损伤进行及时诊断。针对磁记忆信号为地磁场激励条件下的弱磁信号,容易受周围环境噪声干扰的问题,提出采用加强外磁场激励来强化有用磁记忆信号,抑制干扰因素的不利影响。实验结果表明,该方法可以有效突出磁信号,提高检测系统的灵敏度,为磁记忆检测技术的工程推广应用奠定了一定基础。     

地磁场中应力对磁畴组织结构影响的试验研究

金属磁记忆检测技术是一种能对铁磁构件早期损伤进行有效诊断的无损检测技术。为进一步探索研究金属磁记忆检测的机理,选用粉纹法对Q235平板试样的磁畴结构进行观察,研究地磁场中不同应力状态下该铁磁材料的磁畴结构的变化特征,并且利用高精度弱磁检测装置获取其试件表面的漏磁信号规律。试验结果表明:随外载荷的改变,被观察部位的磁畴类型、畴壁形态有显著性变化,且不同区域的磁畴转变快慢不同但变化趋势相近;同时,随外载荷的增大,试件表面漏磁信号增大。验证了地磁场中铁磁材料的磁畴结构受应力作用发生磁畴移动与转向,并且在应力撤出后这种改变得以保留的规律。为铁磁材料磁记忆检测微观机理的进一步探索研究提供可靠、有效的试验依据。     

铆接件应力集中的磁记忆检测实验研究

研究地磁场作用下铆接件在铆接前后和受拉伸载荷作用下,铆钉孔附近试件表面弱磁信号的变化以及磁记忆效应,对铆接件应力集中状态、局部塑性变形与磁信号之间关系.以及外载荷变化时磁记忆信号的变化情况进行分析,探讨金属磁记忆检测技术用铆接件检测时的规律和方法.     

强化磁激励条件下磁记忆检测试验研究北大核心

对含预制缺陷的16MnR钢平板试件进行拉-拉疲劳试验,试验过程中采用励磁装置进行稳恒弱磁激励,通过巨磁阻传感器采集试件表面应力集中区域的漏磁场信号。结果表明,在弱磁激励和载荷作用停止时测得的漏磁场切向分量仍可以认为是一种广义的磁记忆信号,适当加强外磁场激励可以突出、强化磁记忆信号,提高检测系统的灵敏度,使检测效果得到改善;漏磁场切向分量在试件应力集中处出现最大值,其值随循环次数增加而增大,且在疲劳的不同阶段幅值变化率不同。     

磁记忆二维检测的研究与工程应用

磁记忆检测作为早期诊断的新兴技术已受到国内外无损检测界广泛关注,但现有的磁记忆检测技术主要以单一方向上的漏磁场信号(法向分量)来进行判断,没有充分利用磁记忆检测信号的全部信息,容易出现漏检、误检等问题。针对该项检测技术的不足,介绍一种将磁记忆检测信号法向分量存在过零点和切向分量存在极大值的特征曲线联合应用的二维检测方法。该方法同时采集法向和切向的磁记忆信号,利用矢量合成法获取切向最大值,然后求取法向、切向分量一阶微分后合成的李萨如图,利用李萨如图的面积对应力状态进行分析,并将自主研制的磁记忆二维仪器应用到工程实践中。实践证明,该二维系统及检测方法能高效地对应力集中进行判定,可望成为实现磁记忆检测定量分析的新方法。     

基于金属磁记忆效应的高铁轮对早期故障检测

应力集中和疲劳裂纹萌生是造成高速列车轮对突然失效、产生裂纹的主要原因,采用金属磁记忆检测高铁轮对的异常应力集中和微裂纹,可以实现早期故障的预防。首先,对高铁轮对多通道采集的磁记忆信号进行相似度判别,消除多通道磁记忆信号的相异性,提高检测的可信度;其次,对含有轮轨噪声、集电系统电磁噪声、空气动力学噪声的磁记忆信号,采用平稳小波变换对磁记忆信号进行分解,提出三尺度相关的奇异性检测,准确确定应力集中区,再通过自适应阈值消噪提高磁记忆的信噪比,提取磁记忆的特征量;最后,提出新的法向分量相轨迹方法半定量评估高铁轮对的无应力集中、弹性形变、塑性形变、断裂状态。最后通过实验验证了所提方法的有效性和可行性。     

不同试样方位对摩擦磁记忆信号形成与检测的影响

采用40Cr Mo块试样与316 L销试样组成销-块摩擦副,在地磁场环境下进行摩擦磁记忆试验,研究不同检测方位对摩擦磁记忆信号检测结果的影响,以及不同摩擦方位对摩擦磁记忆信号形成过程的影响。试验结果表明:摩擦磁记忆信号切向分量能够准确地表征磨痕的位置与长度;不同检测方位对摩擦磁记忆信号的检测结果产生影响,该影响与检测方位下的地磁场强度有关,地磁场强度越大,对试样磨痕的磁化能力越强,摩擦磁记忆信号值与地磁场强度的差值越大;保持检测方位不变,不同摩擦方位对摩擦磁记忆形成过程基本没有影响。     

金属管道裂纹的磁记忆检测研究

提出采用裂纹区的应力场和应力-磁场理论来解释磁记忆检测原理,并通过采用磁偶极子模型来实现裂纹长度的定量化研究;对各种不同管道裂纹进行磁记忆检测,再对其磁记忆信号特征进行分析、研究。检测分析结果表明:裂纹尖端处应力集中且磁场出现最大值,磁场强度的法向分量也达最大值;而在裂纹中部附近,磁场强度的切向分量出现最大值,法向分量具有过零点特征。裂纹长度与磁记忆切向分量信号梯度峰值之间的距离和法向分量信号的波峰和波谷之间的距离近似成正比例关系。根据这一现象,给出了一个具有较好计算精度的确定裂纹长度的计算表达式,并用实验结果进行了验证。     

基于金属磁记忆检测技术的应力早期诊断方法

金属磁记忆检测技术是对设备进行早期诊断，防止设备突发性疲劳破坏的一种无损检测新技术，这里从磁记忆检测的基础理论入手，分析了铁磁体的基本特性和与磁记忆有关的铁磁体的各种能量，得出磁场畸变的根本原因是应力作用下铁磁体磁弹性能的增加造成的。通过对构件动态磁参数的测量，能够发现应力集中区，实现对构件及设备的早期诊断。     

基于NCPP平面波算法磁记忆信号特征研究

磁记忆检测技术能够对铁磁性金属构件的应力集中区和微观裂纹进行有效的检测。但是,由于缺乏科学的理论解释和系统的实验研究,磁记忆信号特征和磁力学定量变化关系至今没有定论,严重影响了该项技术的发展。本文利用固体电子理论,采用模守恒赝势(NCPP)算法建立了全电子势磁力学模型,计算了固体屈服时,原子磁矩、晶格结构及磁记忆信号的变化特征。计算结果表明:固体的原子磁矩、晶格常数和漏磁信号强度与应力成线性变化趋势,当应力集中程度达到固体的屈服强度时,晶格结构发生畸变,磁记忆信号会产生突变。本文的实验结果与理论计算结果具有很好的一致性。     

基于LMTO算法磁记忆屈服信号的定量化分析

磁记忆法对铁磁性金属构件的应力集中区域具有很好检测效果。但是,目前构件在弹性阶段和塑性阶段的磁记忆信号特征很难被区分,从而无法对构件的应力集中程度和使用寿命进行有效评估。基于固体电子理论建立了磁记忆效应的边界滑移模型,利用线性化M-T轨道算法(LMTO)计算了固体在弹性、塑性阶段,系统的能量变化、不同轨道电子的自旋态密度的变化情况,进而定量分析了构件发生屈服后的磁记忆信号变化规律。研究结果表明,应力集中程度与系统边界滑移能量呈线性正比例关系,与电子自旋态密度峰峰值、磁记忆信号呈线性反比例关系;构件发生塑性形变后,体系能量和电子自旋发生不可逆的变化,磁记忆信号曲线出现转折点;构件每发生一次塑性变形,磁记忆信号初始值都会变小,曲线斜率变小。     

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。     

电站铁磁构件的磁记忆检测

介绍了一种对铁磁构件进行早期诊断的无损检测新技术，分析了铁磁构件在有、无外应力情况下的能量变化，应用带磁偶极子模型等效受力构件的磁畴定向排列，计算得出了构件应力集中区的漏磁场分布。并以电站锅炉管座角焊缝为例，在对其残余应力进行了有限元分析的基础上，作了磁记忆检测。理论分析与试验结果表明，磁记忆检测技术适用于电站锅炉及压力容器管道的检测，可望在实际工程中得到推广应用。     

磁记忆信号定量分析的电子交换模型及性能

磁记忆法可以有效地判断铁磁性金属构件的应力损伤区域。但是,磁记忆自发漏磁信号形成机理和影响因素复杂,不同应力集中程度的磁记忆信号特征很难得到定量化分析,严重影响了该项技术的实际应用。根据电子自旋理论,建立了s-d轨道电子交换模型,计算了晶体屈服前后电子自旋态密度、原子磁矩、晶格尺寸的变化规律,进而定量分析磁记忆信号与应力集中程度的对应关系。研究结果表明,磁记忆信号与应力成一一对应的线性变化关系。晶体在屈服前,磁记忆效应主要由d轨道电子自旋作用决定,磁记忆信号与应力的对应关系具有很好的可重复性;晶体发生屈服后,电子自旋交换作用增强,d轨道电子自旋作用减弱,s轨道电子自旋作用增强,磁记忆信号变化幅度减小,磁记忆效应整体减弱。     

检测方向和提离值对磁记忆检测信号的影响

金属磁记忆检测技术是利用磁致伸缩逆效应对铁磁性构件进行检测的新技术,本文通过试验研究了构件的放置方向和探头的提离值对磁记忆信号的影响。试验结果表明:无论试样如何放置,其表面的磁场强度分布规律没有发生变化,水平放置时磁场强度信号最大,构件水平(或铅垂)放置时,检测面平行和垂直于地磁轴两个方向的磁场强度几乎相等。探头提离值的大小对磁场强度及其梯度均产生影响,但曲线峰-峰值的位置没有改变。据此得出:构件的放置方向和探头的提离值影响磁场强度的大小,但对应力集中区的判断不产生影响。     

基于LAPW算法磁记忆信号相变特性的研究

当应力达到临界屈服点时,铁磁性金属构件将产生塑性形变,造成重大的安全隐患。金属磁记忆检测技术可以快速、有效地检测出应力集中区域,但是,目前尚无有效的方法对临界屈服点处的磁记忆信号特征进行定量化分析。采用基于密度泛函理论的线性缀加平面波法(LAPW),建立了磁力学耦合模型,分析了临界屈服点的磁记忆信号特征,计算了弹性形变和塑性形变范围内,体系的差分电荷密度、原子磁矩、晶格结构随应力的变化关系。研究结果表明:随着应力的增加,固体中原子之间的结合力逐渐减弱,晶格结构的稳定性变差;当应力达到临界屈服点时,固体发生相变,磁记忆信号产生突变,磁记忆效应减弱。理论计算结果与实验结果具有很好的一致性。