一种检测铁磁材料应力的磁各向异性方法

对工程中广泛使用的铁磁材料进行应力检测与评估,一直都是无损检测领域研究的重点与难点。针对铁磁构件应力至今仍难以有效检测的问题,提出采用基于逆磁致伸缩效应的磁各向异性方法对铁磁构件应力进行检测。基于铁磁材料的逆磁致伸缩效应,研制了一种四足探头磁各向异性传感器,并通过16MnR钢平板试件单向静载拉伸实验,对传感器的有效性进行验证。结果表明,磁各向异性四足探头传感器可以有效检测16MnR钢平板试件的应力集中位置,且应力与磁信号存在较好的的线性相关性,这为铁磁构件的应力检测提供了一条新思路。     

基于逆磁致伸缩效应的铁磁构件应力检测方法研究

基于逆磁致伸缩效应的铁磁构件应力测试是一种新的应力无损检测方法,灵敏度低是目前该技术工程化推广应用的瓶颈。针对铁磁构件应力难以检测的问题,提出基于逆磁致伸缩效应的方法对应力进行检测。基于铁磁材料的逆磁致伸缩效应,研制出一种磁各向异性六极探头传感器,并通过对铁磁平板试件单向静载拉伸实验验证其有效性。结果表明,磁各向异性六极探头传感器可以有效检测铁磁平板试件的应力集中位置,且应力与磁信号存在较好的的线性相关性,这为铁磁构件应力检测提供了一条新思路。     

磁各向异性三足探头应力测试技术研究

对机械设备或金属构件应力的检测是评估其寿命和防止事故发生的重要手段,一直以来在学术研究和工程应用中备受关注。针对铁磁构件应力难以有效检测的问题,提出了一种基于磁各向异性方法的三足磁极应力检测方法。采用有限元软件对三足探头不同角度检测时感应输出电压进行仿真分析,并在自行研制三足探头磁力传感器基础上,对16MnR钢平板试件进行应力检测试验研究。试验结果表明,磁各向异性三足探头可以有效检测16MnR钢平板试件的应力集中位置,且应力与磁信号存在较好的相关性,可为铁磁构件应力检测提供一条新途径。     

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。     

基于有限元仿真的涡流探头特性研究

涡流检测在工业生产及设备运行维护等无损检测技术领域占有重要地位。文中介绍一种用于无损检测的涡流探头,探头由1个激励线圈与2个接收线圈组成。激励线圈在电压信号的激励下,在试件中产生感应涡流,试件中涡流随缺陷发生变化,接收线圈捕获到涡流产生磁场的变化,以此分辨试件表面缺陷。分别对涡流探头的激励线圈、接收线圈进行理论分析,使用有限元仿真软件Maxwell对传感器进行建模与仿真。采用数值方法分析探头在正弦波电压激励下的工作方式,铝试件与Q235试件表面涡流分布与探头输出特性。仿真分析了涡流效应对Q235材料探头输出的影响。对Q235试件中不同缺陷深度对探头输出电压大小的影响进行了分析。根据仿真结果,进行了探头实物制作,获得了探头在不同缺陷深度的输出信号,通过实验验证了探头对缺陷检测的有效性。     

基于矫顽力的应力无损检测装置设计与开发

为了探测铁磁材料的应力集中区域,评估材料的早期损伤,文中对矫顽力检测研究机理进行了深入研究,并开发了一套基于矫顽力的应力无损检测装置。主要包括可控磁场激励、探头模块、信号采集与调理电路模块,实现了对被测铁磁材料充分磁化,并开发了嵌入式主机和串口屏程序,实现了磁信号采集、矫顽力数值计算和参数显示等功能。最后经过实验证明了该装置能准确检测出试件矫顽力并说明矫顽力与拉应力、剩磁呈线性关系,证明了剩磁可作为矫顽力检测的依据。     

基于磁记忆检测技术的应力磁效应仿真分析

金属磁记忆检测技术是近年来发展起来的可预先检测铁磁试件应力集中、疲劳损伤程度的评价方法。以有限元仿真理论为基础,分析了铁磁构件磁记忆检测技术的有限元仿真流程,建立了三种不同缺陷分布的试件模型,仿真分析了三种模型条件下应力分布与漏磁场分布之间的关系。仿真试验表明:依据测定铁磁试件表面的漏磁场分布来判断应力的分布状态是可行的,能够对试件的损伤程度作出有效评价,为磁性检测方法在无损检测技术中的应用提供了新的思路。     

基于磁性方法的集成无损检测装置研究

为了对铁磁性材料的残余应力、微裂纹等缺陷进行快速检测,设计了基于AMR传感器的集成无损检测装置。该装置集成了磁记忆检测技术、漏磁检测技术和磁巴克豪森噪声检测技术,并对含残余应力带与不同方向预制裂纹的45#钢试件进行检测实验。结果表明:该集成装置既可以检测试件中的残余应力,又可以识别不同角度的微裂纹缺陷,并且可以对残余应力进行定量化评价,实现了铁磁材料残余应力、微裂纹等损伤状态的综合评估。     

磁巴克豪森噪声重构磁滞参数的硬度测定方法EI北大核心CSCD

针对铁磁性材料硬度指标的快速、定量、无损检测的实际需求,揭示了材料微观结构变化对磁巴克豪森噪声信号的影响机理,提出了采用磁巴克豪森噪声重构磁滞参数作为无损定量评价材料力学性能硬度指标。采用不同热处理制度对45钢试件进行处理,得到一组具有硬度梯度的标定试件;通过比较标定试件上不同激励电压对磁巴克豪森检测系统灵敏度的影响,选择最佳激励电压;采用磁巴克豪森噪声检测技术对不同热处理标定试件进行检测,对检测信号数据进行后处理,得到磁巴克豪森噪声能量滞后周期循环曲线,即重构磁滞回线。计算不同热处理45钢标定试件4种重构磁滞参数,构建材料力学性能硬度指标、微观结构及4种重构磁滞参数之间的映射关系,得到磁巴克豪森噪声重构磁滞参数评价45钢硬度的标定模型,并对标定模型进行验证,标定模型预测硬度误差基本满足工程应用10%的指标要求。     

磁巴克豪森噪声重构磁滞参数的硬度测定方法

针对铁磁性材料硬度指标的快速、定量、无损检测的实际需求,揭示了材料微观结构变化对磁巴克豪森噪声信号的影响机理,提出了采用磁巴克豪森噪声重构磁滞参数作为无损定量评价材料力学性能硬度指标。采用不同热处理制度对45钢试件进行处理,得到一组具有硬度梯度的标定试件;通过比较标定试件上不同激励电压对磁巴克豪森检测系统灵敏度的影响,选择最佳激励电压;采用磁巴克豪森噪声检测技术对不同热处理标定试件进行检测,对检测信号数据进行后处理,得到磁巴克豪森噪声能量滞后周期循环曲线,即重构磁滞回线。计算不同热处理45钢标定试件4种重构磁滞参数,构建材料力学性能硬度指标、微观结构及4种重构磁滞参数之间的映射关系,得到磁巴克豪森噪声重构磁滞参数评价45钢硬度的标定模型,并对标定模型进行验证,标定模型预测硬度误差基本满足工程应用10%的指标要求。     

自补偿式压磁应力传感器设计

针对铁磁材料应力测试参数补偿问题,设计了四极压磁应力检测传感器,利用一对电极检测试件,另一对电极检测补偿试件,并设计了电路,在设计的传感器基础上进行了板材试件拉伸试验,试验验证了传感器的基本磁测性能,它具有性能稳定、结构简单的特点,可用于板材及管材应力在线无损检测。     

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。     

基于电磁技术的油气管道应力检测方法研究

为了实现对油气管道应力的实时监测,提出了一种基于电磁技术的管道应力检测方法.在磁机械效应的J-A模型基础上,对铁磁性材料力磁耦合关系进行数学建模,推导出应力与材料磁导率的函数关系;设计管道应力检测系统,并给出了管道表面漏磁信号与材料磁导率、激励电压和线圈匝数之间的数学关系;搭建管道打压实验平台,对管壁切向应力信号与管壁...     

基于ACSM法的铁磁构件应力表征

大型机械设备的关键铁磁构件服役工况恶劣,易形成应力集中并可能导致疲劳累积损伤、裂纹等破坏性缺陷,因此准确评价铁磁构件的应力集中程度可有效防止危险性缺陷的产生。研制了用于测量应力的交变磁场应力测量法(Alternating current stress measurement,ACSM)系统,其硬件部分包括检测探头、激励模块、信号调理电路和信号采集模块等,信号采集系统基于LabVIEW软件设计。对Q235钢进行静态应力检测,通过分析检测传感器二维信号的变化特征,研究不同应力程度、激励磁场与应力方向夹角a和激励频率f对ACSM检测信号的影响。试验结果表明:随应力的增加,仅△U_(Bx)呈线性逐渐增大;激励磁场与应力方向相同时(α=0°),△U_(Bx)最大值为160 mV,并随α角的增加逐渐变大,当α=90°时达到最大值270mV;当f≤3kHz时,检测信号△U_(Bx)随激励频率的增加呈递增趋势,而f(29)3 k Hz时,检测信号趋于稳定或减小。     

基于非晶态合金的应力测量方法的研究

针对基于铁磁材料逆磁致伸缩效应应力检测方法的灵敏度和精度都比较低的问题,对利用非晶态合金材料良好的软磁特性进行间接应力检测的方法进行了试验研究。设计了专用的测量传感器以及测量系统,通过在被测材料表面粘贴TM—M型的Fe基非晶合金薄带,对一维和二维应力状态进行了标定试验。利用回归分析的方法,建立了磁测输出信号电压与应力的数学模型,并用该模型进行了实测试验。试验结果显示,这种间接应力磁测方法的灵敏度和准确性都比较高,具有推广使用的价值。     

关于利用金属磁记忆方法进行应力定量化评价问题的讨论

对利用金属磁记忆检测技术在应力评价方面的研究现状进行总结,分析磁记忆检测原理和磁机械效应理论之间、应力磁化反转现象和接近定律之间的关系,认为金属磁记忆效应,是稳恒弱磁场激励下的一种力磁效应,符合磁机械效应理论的相关描述和结论。指出弱磁激励情况下力磁关系的非线性、以及检测结果易受众多干扰因素影响的特点,给利用磁记忆检测技术进行应力定量化评价带来实质性困难。磁记忆检测技术的优势,应在研究铁磁材料塑性阶段濒临损伤前的微观缺陷和信号异变的复杂关系以及应力集中和损伤综合作用下异变磁信号的快速和有效识别等方面。     

铁磁试件应力集中疲劳损伤的磁适应检测与评价技术

磁适应检测技术是通过对试件微分磁导率极大值的检测,对构件的应力集中状况和疲劳损伤程度进行早期评价的新方法。文中研究了待测构件的磁导率与检测信号的关系模型,证明了检测信号与微分磁导率有关。从试验上测定了35钢的低场初始磁化曲线,发现对35钢初始磁导率即为极值微分磁导率。研制了磁适应检测的试验平台。通过试验优化了激励频率,激励频率取200 Hz。对35钢平板试件检测信号随拉应力的关系进行了测试研究,试验表明,检测信号具有很好的规律性和稳定性。说明磁适应检测技术是一种新的可早期检测应力集中和损伤程度的方法,具有广阔的应用前景。     

一种基于电场测量的无损检测方法

提出一种基于电场测量的无损检测方法,该方法通过检测通电试件外电场的变化来实现内外缺陷的非接触检测。对通电试件的电场进行仿真计算,模拟出电场的分布并分析了缺陷电场的信号特征。以半导体材料为被测试件,在高电压激励下采用被动式的共面电容探头探测到了内外缺陷的电场信号。实验与仿真结果的一致性表明,采用该方法对金属和非金属材料进行内外伤的检测具有一定的可行性。     

六磁极差动式逆磁致伸缩效应应力传感器的设计

基于铁磁材料逆磁致伸缩效应的应力测试是一种新技术。目前对该技术的研究重点是如何提高它的测试灵敏度。涉及测试灵敏度的因素很多 ,其中最主要的因素就是传感器的合理设计。设计了一种六磁极差动式磁致伸缩效应应力传感器 ,并对试件进行了扭转和单向拉伸应力测试。通过与应变电测试验比较 ,验证了该传感器的基本磁测性能与理论分析的一致性 ,结果也表明这种传感器具有灵敏度高、结构简单以及可用于多种形式应力检测等特点。     

损毁字符的磁光成像复原识别

铁磁材料表面压刻、划刻的重要字符被损毁后,无法被正常识别,本文基于滑移感生磁各向异性和磁光效应,提出了一种高分辨率、无损的磁光成像复原方法.论文分析了由铁磁材料塑性变形引起的滑移感生磁各向异性导致的磁场分布变化规律,建立了基于磁光效应的损毁字符复原系统模型,研究了影响磁光成像分辨率的因素,根据建立的系统模型构建了实验系...