疲劳过程中磁记忆信号变化的机理

从微观角度研究磁记忆现象是机理研究的突破口,材料微观结构变化由塑性变形引起。因此设计拉伸疲劳试验,同步研究疲劳过程中切向磁信号Hpx变化与材料微观形貌及塑性应变变化之间的关系。试验结果显示,疲劳初期,Hpx快速增强,对应快速塑性变形;疲劳中期,Hpx平缓增强,对应塑性变形放缓,晶界微裂纹萌生并缓慢发展;疲劳后期,Hpx相比疲劳中期有跳变,并且增强速度加快,对应塑性变形加剧,宏观裂纹出现并快速扩展。分析表明,塑性变形产生微裂纹等晶体缺陷,阻碍磁化,使塑性变形集中区域成为内部磁源,向外散射磁场,形成磁记忆现象。并得出磁记忆场Hp的表达式,Hp随测量点位置、塑性变形集中区的磁导率μ(或塑性应变εp)变化。某固定测量点沿某方向的磁记忆信号随μ线性变化、随εp的单调递增变化,因此疲劳各阶段Hpx增强速度不同是由εp增加速度不同引起。并提出可以通过选择合适的测量点及测量方向来提高磁记忆信号对εp变化的灵敏度。     

拉伸及疲劳载荷对低碳钢磁记忆信号的影响

为探索金属磁记忆现象的物理本质,深入研究载荷对磁记忆检测信号的影响,在MTS810型液压伺服试验机上对低碳钢板状试件分别施加静载拉伸载荷及拉-拉疲劳载荷,采用EMS-2003型金属磁记忆与涡流诊断仪检测加载过程中磁记忆信号的变化。结果表明:施加载荷前试件表面的初始磁状态不同;加载过程中两种加载方式均使磁记忆信号曲线由初始的随机分布转变为较有规律分布,静载拉伸试件弹性变形阶段与塑性变形阶段的磁信号曲线具有明显差异,疲劳试验不同循环周次下磁信号曲线相似;断裂瞬间断口处磁信号激变,两端极性相反;疲劳加载过程中过零点由初始磁状态的随机位置逐渐漂移集中在断口处。     

48MnV钢磨削强化层金相组织和表面应力分析

利用三维数字显微镜拍摄了48MnV磨削强化后的金相照片,利用X射线应力分析仪测试了强化层表面的残余应力,分析了组织、残余应力随工艺条件的变化情况以及组织、残余应力之间的关系.     

静载拉伸下磁记忆信号变化特征分析

通过对带中心圆孔缺陷的20#钢平板试件做静拉伸试验,研究在不同载荷作用下,铁磁材料的表面磁场强度垂直分量的变化.试验研究表明:磁场强度垂直分量过零点不能完全表征应力集中位置,磁场强度梯度的变化与应力集中程度有关,随着载荷的增加,沿试件轴线方向磁场强度发现一定规律的变化,且集中系数m=Kmax/Kau≥2.6,试件处于危险状态.     

中碳钢疲劳试验的磁记忆检测

金属磁记忆检测技术是无损检测领域新兴的检测手段,由于其具有独特的检测理念,被期望能够在铁磁性金属构件早期损伤阶段即进行准确的无损检验工作,但是该技术仍处于发展初期,需要开展大量基础性研究工作来探究其机理和应用范围.通过不同加载方式的疲劳试验,研究疲劳载荷作用下中碳45钢试件磁记忆信号的变化情况.研究表明:指定疲劳方式下试件磁记忆信号随疲劳循环次数增加呈现规律性变化;磁记忆检测高载疲劳损伤的能力优于低载疲劳损伤,对含缺陷试件疲劳损伤的判别强于无缺陷试件.分析磁记忆现象的成因,认为疲劳作用促使试件受载薄弱区域位错应力场形成和成长,使该区域磁畴分布明显异于正常区域,进而以特殊磁信号形式表现出来.试验表明:磁记忆检测技术有助于评判金属材料的损伤情况,但评判的准确性会受到加载条件和试件形貌等多种因素的影响.     

疲劳载荷作用下应力集中部位金属的磁记忆现象

研究了含有缺口的18CrNi4A渗碳钢试样在疲劳载荷作用下的磁记忆现象。结果表明:在应力集中部位磁记忆信号Hp(y)变化明显,且随循环加载次数的增加呈现规律性变化;在试验过程中,当循环加载到一定次数后,Hp(y)曲线过零点,在随后循环中零点的位置变化很小,直到试样产生裂纹、断裂;磁记忆检测对18CrNi4A渗碳钢构件的疲劳损伤具有较准确的判断能力。     

面向再制造的510L钢疲劳裂纹扩展磁记忆检测

为探索磁记忆信号在铁磁性材料裂纹扩展过程中的变化规律,以510L钢为研究对象,采集裂纹扩展过程不同区域的磁记忆信号,计算裂纹尖端的应力强度因子,分析疲劳断口形貌,探讨金属磁记忆方法对铁磁材料疲劳损伤与裂纹扩展检测的可行性,并建立裂纹尖端磁记忆信号梯度Kmax值和应力强度因子KI之间的关系。结果表明:M(T)试样宏观切口处的磁记忆信号特征量比裂纹尖端应力集中处的磁记忆信号特征量明显;梯度Kmax值和应力强度因子KI在疲劳循环累积下均呈指数形式增加,从断裂力学角度说明Kmax反映疲劳累积损伤的可行性;磁记忆信号特征量ΔHp(y)及Kmax可以反映经过不同服役期的510L钢损伤情况,为再制造修复和加工提供依据。     

45钢中心裂纹试件疲劳损伤的磁记忆检测技术研究

介绍可早期检测铁磁试件应力集中状况和疲劳损伤程度的无损检测金属磁记忆方法,通过对45钢中心裂纹试样进行拉伸疲劳试验,测定了磁信号特征参量随循环次数N的变化关系,研究了磁信号特征参量在疲劳裂纹扩展过程中的变化规律,分析了以磁记忆特征参量评价试件疲劳损伤程度的可行性。以磁性特征参量为基础,定义并建立了新的疲劳损伤参量模型,以新定义的损伤参量来表示试件的损伤程度更加清晰,具有更好的可操作性。     

铁磁性构件典型缺陷磁记忆信号特征研究

采用磁记忆技术研究了石化企业铁磁性构件典型缺陷（如裂纹、未焊透、错边、气孔、偏析等）的灵敏度和信号特征。结果表明：该技术在检测上述缺陷时有较高的灵敏度,磁信号特征与检测方向和缺陷主平面间相对夹角有关。当两者垂直时,法向磁场强度Hp （y）在缺陷正上方有过零点;当两者平行时,对称置于缺陷主平面两侧的通道的Hp （y）极性相反,且变化趋势相对。但不管夹角如何,磁记忆信号均在裂纹部位出现突变,不易引起漏检。在偏析严重区域,磁记忆信号沿检测位移出现波峰或波谷变化,这为检测铁磁性材料偏析严重部位提供了一种新的检测手段。     

20G管材在往复循环载荷作用下的磁记忆信号分析

本文利用TSC-1M-4型磁应力集中检测仪对20G管材在循环往复载荷作用下进行实验研究,并对检测结果进行磁记忆信号分析。结果表明,应力集中线过零点并不能判定为试件的应力集中点。随着疲劳载荷加载力的减小,构件濒临破坏和达到破坏时的漏磁场梯度值也会随之增大。在应力集中区,20G管材的漏磁场梯度值达到12A/（m.mm）已处于频临破坏的状态,在达到23A/（m.mm）左右时,试件会有明显的疲劳裂纹产生。     

弱场激励下铁磁性试件疲劳拉伸磁信号研究

研究了铁磁性材料试件,在弱磁激励条件下进行疲劳拉伸,并检测试件表面沿拉伸方向表面磁场信号的变化及其分布特征。选用16MnR进行试验,对预制缺陷的试件进行弹性范围内的疲劳拉伸。利用基于巨磁阻芯片的阵列式传感器探头进行不同拉伸阶段的试件表面磁场扫描测量,并对信号进行滤波处理和对本征信号及其梯度进行成像。对不同拉伸阶段和传感器阵列中不同传感器通道的磁信号进行了分析,探讨了弱磁激励状态下疲劳拉伸试件表面磁信号对无损性评估铁磁性机械试件的有效性。     

FATIGUE LIFE PREDICTION OF CRANKSHAFT MADE OF MATERIAL 48MnV BASED ON FATIGUE TESTS,DYNAMIC SIMULATION AND FEA

S-N curve and fatigue parameters of 48MnV are obtained using small sample tests and staircase or up and down method, which paves the way for predicting fatigue life of crankshaft made of 48MnV. The fatigue life of the crankshaft of a six-cylinder engine is calculated using different damage models such as S-N method, normal strain approach, Smoth-Watson-Topper (SWT)-Bannantine approach, shear strain approach, and Fatemi-Socie method based on dynamic simulation and finite element analysis (FEA) of crankshaft. The results indicate that the traditional calculation is conservative and the residual fatigue life of crankshaft is sufficient to maintain next life cycle if the crankshaft is remanufactured after its end of life.     

S135钻杆钢的单轴疲劳性能对比

通过疲劳试验测定了S135钻杆钢在单轴对称拉-压和扭-转加载条件下的疲劳寿命,应用回归分析方法得到了单轴疲劳寿命的定量公式,并对疲劳断裂的机制进行了分析。结果表明:在双对数坐标中,疲劳寿命与有效应力幅呈良好的直线关系;扭-转疲劳极限与拉压疲劳极限之比为0.682;拉-压加载和扭-转加载下的裂纹均萌生于试样表面;拉-压疲劳试样的裂纹扩展以疲劳条带为主要特征;扭-转疲劳试样的裂纹扩展以剪切型涟波花样为主要特征。     

亚温淬火对25MnV钢显微组织和力学性能的影响

采用正交组合回归设计试验方法研究了不同温度亚温淬火对25MnV钢抗拉强度和硬度的影响,分析了该钢亚温淬火后的组织。结果表明:25MnV钢经亚温淬火后,得到极细的板条状马氏体组织;830℃淬火时,马氏体板条之间分布着条状的铁素体;在810～830℃温度范围内,随淬火温度升高,该钢的强度和硬度升高,830℃亚温淬火的强度、硬度最好。     

基于磁记忆和表面纹理特征融合的再制造毛坯疲劳损伤评估

为提高再制造损伤评估的精度和效率,提出了一种基于磁记忆和表面纹理特征融合的构件损伤评估方法。通过磁记忆特征和表面纹理特征建模,提取磁信号及其梯度的样本熵参数以及表面纹理的能量、熵、反差和相关参数,分析了各特征参数的损伤时序变化规律。分别从数据层和指标层建立特征融合模型。在数据层将磁特征和表面纹理特征参数作为非线性映射的输入,得到其与损伤之间的映射关系。指标层采用D-S证据理论方法,进行磁和表面纹理特征量之间的信息融合,将各损伤状态作为识别框架,通过Bayes近似,得到融合后的各证据信度函数值,并依据函数值进行损伤状态评估。最后选取疲劳试样进行了该方法的验证。