不同初始磁状态U75V钢变形阶段的磁记忆参数表征

通过对经退磁处理和未消磁的U75V钢光滑试件进行静载拉伸试验研究了初始磁状态对试件表面磁信号的影响。结果表明:消磁试件长度范围内的表面磁场在弹性阶段呈现很好的线性分布。进入塑性后,切向磁场出现局部弯曲。利用切向磁场均值和法向磁场斜率变化可以区分弹塑性阶段以及确定弹性阶段的应力幅值;未消磁试件随着载荷增加其表面磁场波动幅度减小,由初始无规律分布逐渐转向磁有序状态。利用未消磁试件长度范围外的磁记忆信号曲线的磁场均值及斜率变化可以有效表征不同的变形阶段。     

外加磁场对Q235钢力磁效应影响试验研究

为研究外加磁场对铁磁材料力磁效应的影响,制作通不同大小直流电的螺旋管作为外加磁场,对带有圆孔缺陷的Q235钢试件进行干扰的静载拉伸试验。结果表明:在地磁场环境中,经去应力退火的试件在没有施加载荷时,初始磁感应强度值趋近于0,磁记忆信号曲线近似水平直线;在施加载荷时,法向磁信号和切向磁信号曲线均发生波动,产生非线性变化;在一定外加磁场范围内,在外加磁场方向和地磁场方向存在差异时,外加磁场与磁记忆信号具有不同的相关性,同向外加磁场越大时,应力集中区磁记忆信号愈加明显;外加磁场的大小不改变其法向和切向磁记忆信号曲线变化规律,但影响其磁感应强度B值和斜率K值的大小,并且对在弹性阶段和塑性阶段法向和切向磁记忆信号的影响也存在差异性。     

基于磁记忆弱漏磁效应的钢绞线腐蚀检测

为明确缺陷对试件表面磁场的影响,该文对30Cr合金钢进行了逐级加载拉伸试验,在试件表面提前人为预制了缺陷,利用TSC-1M-4型磁检测仪采集磁场信号,研究了试件表面磁记忆信号在缺陷处的特征表现。切向磁记忆信号对试件的局部屈服更敏感。对其进行分析的结果表明：试件表面的磁记忆信号在缺陷边界处有明显的变化,通过表面磁场分布可以对试件的应力集中状况进行评价。     

铁磁性材料缺陷处的磁记忆信号特征分析

为明确缺陷对试件表面磁场的影响,该文对30Cr合金钢进行了逐级加载拉伸试验,在试件表面提前人为预制了缺陷,利用TSC-1M-4型磁检测仪采集磁场信号,研究了试件表面磁记忆信号在缺陷处的特征表现。切向磁记忆信号对试件的局部屈服更敏感。对其进行分析的结果表明:试件表面的磁记忆信号在缺陷边界处有明显的变化,通过表面磁场分布可以对试件的应力集中状况进行评价。     

基于磁记忆的钢结构应力表征技术

通过对Q345B小孔缺陷试件及无缺陷试件施加轴向拉伸荷载,分析其表面的磁记忆信号,发现法向磁场强度可用来对试件的危险区域进行定位,弹性阶段磁记忆曲线近似斜直线,塑性阶段磁记忆曲线出现非线性变化。梯度曲线在应力集中处有最大值,且其峰值与试件工作应力有较强的指数关系,可利用梯度峰值表征构件所受的应力。     

X80管线钢不同缺陷类型的磁记忆检测试验研究

为探究X80管线钢不同缺陷类型的力磁耦合特性,设计了平板试件与穿孔、边缘切槽3种不同试件,通过金属磁记忆检测方法对X80管线钢试件不同缺陷类型的磁记忆信号特征进行了试验研究.采用材料试验机对试件导入不同程度的塑性损伤与应力集中,通过光学应变测量系统获取试件表面的实时应变情况,同时采用磁记忆检测仪对试件表面诱发磁场的法向分量与切向分量进行卸载离线检测.结果表明:随着塑性损伤程度的增加,无缺陷试件的磁记忆信号法向分量与切向分量从平缓趋向波动,但未出现明显的峰值;含穿孔与切槽试件磁记忆信号法向分量在缺陷处出现过零点与反对称双峰,切向分量出现单峰值,并且渐趋明显.初步探究了X80管线钢塑性损伤与磁记忆信号之间的关联性,为油气管道塑性损伤程度的无损定量评价奠定了基础.     

铁磁性材料的力磁效应机理探讨与实验研究

基于sablik-jiles-atherton模型和材料的自发磁化规律,在理论上探讨了更为简洁的力磁关系模型,分析了铁磁性材料在外应力和地磁场作用下的漏磁测量机理,获得了试件表面漏磁场信号切向最大、法向过零的特点.结合试件的弹塑性分析,得到在出现应力集中的缺陷位置漏磁信号变化剧烈,即梯度突然变大.利用Q235A钢材为实例,测量了试件在不同应力状态下的漏磁信号,得出在弹性范围内漏磁信号随拉力增大而增大,实验结果与理论有较好的符合,该工作为深入探讨铁磁性材料的力磁关系奠定了一定的理论基础,为检测铁磁试件的潜在缺陷提供了实验依据.     

铁磁试件缺口种类对磁记忆信号的影响研究

为研究铁磁试件不同缺口对磁记忆信号的影响,利用ANSYS有限元仿真软件,结合力磁耦合模型,在拉应力和地磁场的共同作用下对3种不同缺口的20#钢板进行仿真,分别提取磁记忆信号切向分量和法向分量。仿真结果表明：在地磁场作用下,随着拉应力的增大,3种试件在各自缺口处均出现应力集中现象,在拉应力大于120 MPa后应力集中现象愈发明显。受到同样大小的拉应力时,V形缺口试件倾向于裂纹的扩展,而U形缺口试件倾向于裂纹的形成,U形缺口的应力集中范围更大,因此双关联缺口试件在U形缺口处更易断裂。双关联缺口试件磁记忆信号法向分量约为检测路径上两个缺口处磁记忆信号值的叠加之和,故试件被近似磁化成一个磁铁。双关联缺口试件检测路径中间点的磁记忆信号切向分量并没有极值,因此用其判断双关联缺口试件的应力集中区不再适用。缺口试件在弹性阶段,磁记忆信号随拉应力变化幅度较小;缺口试件在塑性阶段,磁记忆信号值随拉应力变化幅度较大。因此可以利用试件弹、塑性阶段磁记忆信号变化,对工程试件的缺陷损伤进行早期识别。     

拉伸载荷作用下中碳钢磁记忆信号的机理

测量了中碳钢试件表面各点的磁记忆信号，并观察断口的组织，研究了外载荷对磁记忆信号的影响和金属磁记忆的微观机理．结果表明：在弹性变形阶段内，随着载荷的增加中碳钢试件表面各点磁信号值由初始无规律分布逐渐向磁有序状态转变；进入塑性变形阶段后，位错对磁畴运动的钉扎使磁有序转变过程停止，磁信号几乎不再随载荷而变化．对于在弹性和塑性加载范围内卸载的两个试件，表面磁信号均具有不同程度的时效现象，试件的断口呈现韧窝及准解理混合断裂形式．     

受扭轴类零件磁记忆信号的初步研究

金属磁记忆检测技术是通过测试构件在外载荷作用过程中形成的表面微弱磁场的变化来监测其损伤状态的。利用该技术，研究了受扭磁性轴类构件的磁记忆检测信号特征，并探讨了磁场环境对构件在扭矩作用下磁记忆信号的影响。结果表明，磁记忆检测信号与构件的损伤状态之间具有明显的相关性，磁场环境对改善金属磁记忆检测效果具有较好的作用。     

钢结构角焊缝低温抗剪疲劳性能的试验研究

为分析构件应力集中区域裂纹对磁记忆信号的影响,分别对Q345钢材有裂纹和无裂纹两类菱形缺陷试件开展逐级加载拉伸试验,采集卸载后试件表面磁记忆信号,通过ABAQUS有限元模拟得出试件卸载后等效残余应力分布,对比分析磁记忆信号分布和演变规律,提取了4个反映磁记忆信号畸变程度的特征参数。结果表明：磁记忆信号可以反映残余应力扩展的演变过程;由于裂纹的存在,磁记忆信号的分布特征会发生改变;对磁记忆信号特征参数定量分析发现,裂纹的存在不会改变磁记忆信号畸变程度随外加荷载变化的整体规律,但是磁记忆信号畸变程度和其随荷载增大的速率都会增加。

     

应力诱发铁磁材料预制切口产生的二维弱磁场信号特征研究

为研究应力诱发切口部位产生的二维自发弱磁场信号特征,制作45CrNiMoVA特种钢板状切口试件,在MTS810型液压饲服实验机上施加轴向拉应力,采用EMS2003磁记忆仪和RM-1磁记忆仪采集不同应力水平下切口部位法向分量Hp(y)信号、水平分量Hp(x)信号,分析弹性变形阶段内二维弱磁信号特征及变化规律.结果表明:拉...     

试件残余塑性变形与金属磁记忆检测信号的关系

对带缺口Q235试件进行静载拉伸实验,在卸载后,沿测量路径检测磁信号。结合有限元分析结果,研究弹性变形阶段,试件应力集中状态和磁信号之间的联系,以及塑性变形阶段,试件残余塑性应变状态和磁信号之间的联系。结果表明:磁信号和应力集中状态及塑性变形状态有显著的关联。磁信号不仅可以用来判断缺陷的位置和尺寸,也可用于研究塑性变形的分布。     

金属磁记忆疲劳损伤检测的应用现状及发展前景

铁磁材料因力学性能良好而被各工业领域广泛应用.由于其所处的工作环境和所承受的工作载荷极其复杂,使得铁磁材料构件经常产生应力集中和微裂纹.金属磁记忆检测技术因能够准确检测构件应力集中和微裂纹部位及有效预防铁磁材料的早期疲劳损伤而被广泛关注.然而,由于金属磁记忆检测技术发展时间较短,对应力集中和微缺陷部位还不能实现定量检测.因此,近年来为如何实现金属磁记忆检测技术的定量检测,学者们对材料疲劳损伤在检测中所呈现的磁记忆特征、磁记忆检测机理及检测方法进行了深入研究.目前,研究发现铁磁材料应力集中和缺陷部位的磁场强度以及磁场梯度会发生变化.对于磁记忆检测机理,研究者们提出了自有漏磁场、最小能量原理、等效磁场和微观磁化等主要机理.检测方法起初主要通过磁场法向分量过零,切向分量拥有最大值来判断,但该方法容易出现误判.之后研究者们又通过磁场梯度、二维检测等方法进行判断,极大提高了检测的准确性.本文归纳了金属磁记忆疲劳损伤检测的研究进展,分别对铁磁材料疲劳损伤在检测中的磁记忆特征、金属磁记忆检测机理、金属磁记忆检测铁磁材料疲劳损伤的方法等进行了介绍,分析了金属磁记忆疲劳损伤检测技术面临的问题并对其前景进行了展望,以期为实现金属磁记忆疲劳损伤定量化检测提供参考.     

碳素钢在不同应力作用下的漏磁场分布特征

选取45#钢平板缺口试样进行拉伸实验,在线测量各组试样在不同拉伸载荷时的试样表面漏磁场分布;同时利用ANSYS有限元分析软件对各组试样在不同拉伸载荷下的应力分布进行有限元分析,并提取应力分布结果.分析了试样表面漏磁场分布与应力分布之间的关系以及应力对磁记忆信号的影响;在磁记忆特征值提取方面,利用传统的磁场梯度K值可以有效检验应力集中部位,同时本文提出一种新的基于磁记忆信号能量的检测特征值,实验证明可以通过此特征值对试样的安全性做出检测及评估.     

循环应力对磁记忆效应影响的试验研究

为揭示循环应力对磁记忆效应影响的宏微观机制,基于拉-拉疲劳试验,采用TSC-2M-8应力集中磁检测仪研究了低碳钢缺口试件在不同循环周次下的磁记忆信号变化,提取了切向磁信号的多尺度模糊熵特征信息。基于粉纹法,采用自配的Fe_3O_4磁流体对试件表面固定区域进行了磁畴原位观察,得到不同疲劳周次下的磁畴形貌。研究结果表明:宏观磁信号将整个疲劳过程划分为早期的快速变化、中间阶段的趋于稳定、后期的迅速增大等三个阶段,利用多尺度模糊熵指标可以实现疲劳损伤的定量评价;试件在未受循环应力作用时表面的磁畴结构排列无序,加载后随疲劳循环的进行大部分磁畴形貌发生变化;试件表面漏磁场是循环应力引起内部磁畴结构变化的外在反映,二者具有一致性。     

不同应力集中系数下磁记忆信号影响因素研究

以45CrNiMoVA钢为实验材料,加工不同应力集中系数的试件进行拉拉疲劳实验,采用磁记忆检测仪检测不同载荷及疲劳周次时试件不同位置的磁记忆信号.结果表明:载荷及疲劳周次的增加,均会使磁曲线顺时针转动,且载荷的影响明显强于疲劳周次;不同位置磁记忆信号特征不同.出现疲劳裂纹后,在一定范围内异变峰峰值显著增大.     

弹塑性变形阶段力磁效应的有限元模拟

金属磁记忆研究的是由铁磁材料内部应力和应变引起的材料磁性质的变化,而不同类型的形变(弹性和塑性)对材料磁化的影响机制各不相同.本文利用线性强化弹塑性模型,结合材料不同变形阶段对材料磁化影响的物理模型,提出了贯穿所有变形阶段的力磁耦合模型.为了研究不同变形阶段金属磁记忆检测信号的变化,基于上述模型利用ANSYS有限元分析软件,对不同应力载荷下铁磁材料试件表面漏磁场的分布进行了模拟研究.模拟结果表明,弹性变形对金属磁记忆信号的影响并不明显,而小的塑性形变会使磁信号发生锐变.     

金属磁记忆技术的数值研究

金属磁记忆方法能够有效评估材料及在役设各的早期损伤,并已在工程中得到部分应用,但目前尚缺乏建立该方法磁记忆信号与应力状态之间的定量物理关系。该文运用数值分析方法,考虑应力集中处的磁导率的变化分布规律,确定其表面漏磁场,较为系统地分析了应力集中宽度、埋深位置以及传感器提离值等对漏磁信号幅值和作用范围的影响关系。相关结果对...     

铁磁构件应力集中的有限元分析和磁记忆检测

应用ANSYS软件对平板中心裂纹构件的应力分布进行有限元分析,不仅得出了符合积分理论解的精度较高的分析结果,并且通过对加载构件表面漏磁场的测量,验证了应力集中与磁记忆效应之间的规律,进一步探讨了磁记忆检测在铁磁构件损伤预诊断中应用的可行性.