磁记忆检测力磁效应的有限元分析

本研究利用ANSYS软件建立了20钢小孔平板试样的三维有限元模型,结合力-磁耦合模型,利用间接法顺序耦合方式进行了金属磁记忆力磁效应的数值仿真,分析得出了带孔平板表面磁场强度法向分量出现过零点、切向分量出现峰值,当应力逐渐增大,这种现象越来越明显。本研究还对特征值磁场强度法向分量梯度K值与二维李萨如图作了分析,得出法向分量梯度K值和应力集中具有很强的相关性,二维李萨如图出现封闭区域,该区域的面积与应力大小并非简单的线性关系。     

裂纹附近磁记忆信号特征的有限元分析

为研究铁磁性材料的裂纹附近磁记忆信号特征及其变化规律,本文采用有限元分析法计算分析裂纹表面磁力学关系。首先,建立静力学模型,根据仿真结果得到裂纹附近应力分布云图;再根据应力分布云图建立静磁学模型,得到裂纹附近弱磁信号的分布。分析结果表明:铁磁性构件在承受应力时,裂纹附近具有明显的应力集中,磁记忆法对铁磁性构件表面裂纹损伤可以实现有效识别。     

基于有限元分析的压力管道外漏磁检测

针对石油化工行业中压力管道的运行特点,根据漏磁检测原理开展了管道外漏磁检测。首先利用有限元分析软件建立了双励磁结构管道外漏磁检测模型,得到了半球形缺陷漏磁场的空间分布特性。然后研究了缺陷体积、管道壁厚、气隙厚度、两磁化结构张开角度等因素对缺陷漏磁信号的影响规律,并进行了试验验证。试验结果与仿真结果均表明,缺陷漏磁场磁通密度随缺陷体积的增大而增大,随管道壁厚和气隙厚度的增加而减小;缺陷漏磁场磁通密度轴向分量随着磁化装置张开角度的增加而变小。试验所用的漏磁检测装置能够有效地识别半球形缺陷,并能够对半球形缺陷进行量化和定位。     

基于有限元的管道裂纹漏磁检测仿真分析

提出一种油气管道裂纹漏磁场检测的数学分析方法。先根据麦克斯韦方程组推导出漏磁场数据分析模型。其次,利用三维有限元分析原理在Ansys环境下建立数学仿真模型。再将仿真结果与实际测试数据进行比较,确定该方法的可靠性。最后,通过仿真分析得出了裂纹几何参数(深度和宽度等)对漏磁信号特征的影响规律,并给出它们的关系曲线。该方法为实际利用漏磁场分布检测油气管道裂纹提供了重要的依据。     

基于小波分析的油气管道缺陷磁记忆检测研究

金属磁记忆检测技术是目前唯一能对铁磁性构件早期损伤进行诊断的无损检测手段,能检测识别油气管道早期损伤以及以应力集中为特征的裂纹缺陷。小波分析由于具有良好的时频局部性,能很好地克服傅里叶变换的不足,得到广泛的应用。针对目前金属磁记忆检测技术以过零点作为缺陷判定准则存在的不足,利用小波尺度谱和再分配的尺度谱对磁记忆信号进行分析。试验结果表明,小波再分配尺度谱能有效应用于管道缺陷的磁记忆检测之中。     

基于磁记忆的球墨铸铁疲劳损伤检测

疲劳失效是压缩机曲轴损坏的主要形式,针对其失效方式长期缺乏有效的早期诊断方法的问题,对压缩机曲轴常用材料球墨铸铁进行拉伸和疲劳试验,并进行疲劳寿命的有限元模拟。采用TSC-1M-4型应力集中磁指示仪记录整个试验过程的磁记忆信号表征情况,并加以分析。结果表明,通过磁记忆检测技术能够有效地判断球墨铸铁疲劳失效的各个阶段,该方法能够应用到压缩机曲轴的在役评价。     

基于磁记忆技术的热处理回火温度检测

研究了45钢圆棒状试样在不同回火条件下的力学性能、磁记忆信号空间分布及其斜率随应力的变化关系,建立了基于磁记忆信号分布梯度|k|和特征磁记忆参量的回火工艺质量和材料性能的检测模型。结果表明,在弹性应力范围内,拉伸磁记忆参量(D)、磁记忆信号梯度都与回火温度具有近似线性关系。利用拉伸磁记忆参量和磁信号分布梯度的平均值,采用多参量综合判定方法,可实现对材料回火温度的准确测定,进而实现对材料力学性能的精确评价。     

基于USB接口的多通道金属磁记忆检测仪

通用串行总线 USB已成为 PC的标准接口 ,它可以实现高速的数据传递。本文研究了 USB接口的结构、特点和 USB软硬件系统的开发方法 ,设计了基于 USB接口的多通道金属磁记忆检测仪器。该仪器具有功耗低、数据传输速率高、使用方便的特点     

基于有限元分析的扁平型动磁式直线压缩机设计

研制了一台新型的扁平型动磁式直线压缩机,该机采用直线振荡电机驱动,具有结构紧凑、效率高等特点.为研究和预测其工作性能,分别基于有限元静态和瞬态分析,建立了静力学与动力学模型,给出了电磁力表达式,对动态特性进行了仿真,为压缩机的优化设计提供了依据.以空气为压缩工质,对压缩机的部分性能进行了测试,指出了影响直线压缩机性能的关键因素.     

超磁致伸缩驱动器磁致伸缩模型的有限元分析

超磁致伸缩驱动器具有响应速度快、输出力大、磁机耦合系数高等诸多优点,但因其磁致伸缩模型具有磁滞非线性特性,在设计超磁致伸缩驱动器过程中,主要是建立准确描述其磁滞非线性的数学模型。为有效提高超磁致伸缩驱动器的设计效率,以磁致伸缩产生机制为基础,将Jiles-Atherton磁滞模型和压磁方程结合,建立超磁致伸缩驱动器的非线性本构模型,并推导超磁致伸缩驱动器机械应力场弱解形式的控制方程。最后,基于有限元方法在COMSOL Multiphysics多物理场耦合软件平台中实现其磁致伸缩模型的仿真,得出了一种高效率的超磁致伸缩驱动器的设计方法。     

关于磁记忆检测机理的分析与讨论

从铁磁性材料的基本特性出发,利用热力学准则和磁致伸缩方程,研究了金属磁记忆检测技术的原理和激发磁记忆的条件,分析了漏磁场的形成原因及其分布规律,讨论了应力、极化场和材料性能对磁记忆现象的不同影响,解释了地磁场的作用和漏磁场垂直分量过零点的物理原因,提出了从磁记忆磁场中提取缺陷或潜在缺陷信息的方法,强调了磁场分布的相对差别或相对变化对磁记忆检测的重要性。     

20钢焊接缺陷磁记忆信号分析

对含有焊接缺陷的试块进行磁记忆检测,研究了金属磁记忆检测技术对裂纹、气孔、未焊透、未熔合、夹渣缺陷的检出能力,对裂纹、气孔、未焊透、未熔合、夹渣区域的磁场强度梯度平均值H_ave、最大值H_max、磁场强度梯度曲线围成的面积S(H)、磁场强度梯度平均值K_ave、最大值K_max、磁场强度梯度曲线围成的面积S(K)进行计算,并与无缺陷区域的参数进行对比分析.结果表明,焊缝中裂纹、气孔、未焊透、未熔合、夹渣区域的K_ave,K_max,S(K)明显区别于无缺陷区域,可以准确判定焊接缺陷位置;焊接缺陷和焊接残余应力虽然都会导致磁记忆信号的变化,但是二者具有本质不同.     

基于磁记忆的不同井深钻柱失效风险检测

在井口处、中性点和井底附近极易发生钻具螺纹和管体断裂的事故,严重影响着油气资源的勘探开发进程。为解决此问题,将金属磁记忆检测技术应用于起钻过程中井口钻柱疲劳损伤状态的监测,并对塔里木油田ZG301井钻柱进行检测,着重研究钻柱接头处啮合螺纹磁记忆信号分析方法,建立井口钻柱接头处螺纹和管体的磁记忆信号随井深的变化关系,并对应力集中程度较严重的典型钻柱进行分析。结果表明,金属磁记忆检测技术能够早期检测钻柱的应力集中状况,能够避免钻井过程中带伤钻具的入井,对预防钻具疲劳断裂事故的发生具有重要意义。     

基于磁记忆机理的焊缝疲劳累积损伤特征

通过20号钢焊接平板试件的拉-拉疲劳试验,研究了在单周期和多周期循环载荷下焊缝疲劳累积损伤的磁记忆信号特征。结果表明,由于试件内部初始状态下各处应力分布不均匀,焊缝原始磁信号表现为起伏较大;随着循环周次的增加,试件内部应力集中重新分布,信号趋于稳定;在周期累积循环试验中,磁记忆信号随着循环周次的增加出现螺旋上升的趋势,呈现出磁弹性效应变化特征;通过建立磁记忆信号与损伤度函数的模型,可根据磁记忆信号的变化准确判断裂纹扩展趋势,用于焊缝剩余寿命的预测。     

磁致伸缩和磁记忆问题研究

从铁磁性材料的基本特性和最小自由能原理出发，探讨了应力和外磁场对磁性材料磁化状态的不同影响，讨论了磁致伸缩现象的规律和特点。用磁致伸缩方程组详细研究了磁记忆现象产生的条件和规律，分析了应力和地磁场在磁记忆现象中的不同作用。结论认为应力可改变材料的磁特性，地磁场则可改变材料的压磁性，两者共同作用产生净磁场，磁记忆现象不仅与应力和材料的磁特性有关，而且还与工件在空间的位置和方向有关。     

基于小波包能量谱的磁记忆检测方法

提出磁记忆信号的小波包能量谱分析方法,以小波包变换理论为基础,通过对有中心小孔缺陷的45号钢和18CrNi4A试样进行拉伸试验,采集不同载荷下试样表面的磁记忆信号。用sym6小波对所得信号进行小波包能量谱特征分析。该方法可有效判断试样的应力集中部位及应力集中程度。     

基于磁记忆检测方法的45钢应力集中评价

在离线情况下,利用金属磁记忆二维扫查装置测量45钢试样的磁记忆信号二维分量。通过对磁记忆信号二维分量进行微分处理得到相关分量的梯度,进而合成磁记忆信号的李萨如图形。通过分析李萨如图形区域面积与拉伸载荷之间的变化特性,对材料中应力集中进行定量评估。试验结果表明:对试样进行拉伸时,缺口处磁记忆信号变化特征比较显著,有利于对应力集中位置的确定;切向分量的信号峰值与拉伸载荷之间的相关性更好;李萨如图形区域面积大小与拉伸载荷呈正相关变化趋势,通过对李萨如图形面积大小进行非线性拟合可得到材料的应力集中定量评估判定曲线。     

一种基于PIC单片机的便携式磁记忆检测仪

研制开发了基于PIC单片机的便携式磁记忆检测仪。以PIC16LF873A单片机为核心，以HONEYWELL公司的HMC1052磁阻传感器来获取铁磁性零件表面的磁记忆信号，实现了磁记忆检测仪的基本功能。     

基于金属磁记忆的局部屈服诊断新方法研究

为研究Q235和20g两种母材静载拉伸过程中磁波动规律,采用微观点应变测量和宏观磁记忆检测相结合的试验方法,实现了屈服与磁畸变对应关系研究,力求获得磁畸变的产生机理,进而证明磁记忆对屈服具有独特的诊断功效。结果表明:两种材料磁畸变规律相同,磁畸变产生于屈服阶段,屈服后基本消失,磁畸变与屈服发生的时间和位置具有一一对应关系;金属磁记忆可对屈服实施定量评价,为在早期缺陷形成前发现安全隐患提供了新途径。     

脉冲漏磁检测管道技术的有限元分析

漏磁检测方法作为一种无损检测技术广泛应用于钢材等的检测。分析了脉冲漏磁检测原理,提出了脉冲交流磁化方式。采用有限元法对系统参数变化等影响缺陷漏磁场分布因素进行了仿真计算,分析了提离、缺陷深度及宽度等变化对脉冲漏磁检测结果的影响。结果表明在较大提离情况下,脉冲漏磁检测方法具有可提取较多检测信息、输出电压幅值高的优点,在钢管的缺陷检测中将有广阔的应用前景。