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。     

基于GMR效应的金属磁记忆检测方法与应用

针对铁磁性构件疲劳暗伤部位产生的磁记忆信号特征,采用基于GMR效应的金属磁记忆检测方法,开发出一套基于GMR效应传感器的磁记忆检测系统。以TI公司TMS320LF2407A芯片为处理器核心;信号放大采用差分放大器,提高系统抗干扰能力;采用16位A/D转换芯片提高数据采集精度;采用自适应滤波运算去除信号中的混杂噪音。最后对5个不同应变阶段510 L车桥板材的拉伸试样磁记忆检测信号进行分析,结果表明:基于GMR效应的磁传感器能够灵敏、精确地检测出铁磁性试样的磁记忆信号Hp(y),灵敏度达到6.9 mV/(A·m-1);铁磁性材料试样在进行拉伸试验时,随着拉伸试样载荷的增加,磁记忆信号在过零点处的梯度值也随之增大。     

面向驱动桥壳再制造的磁记忆无损检测

为研究汽车驱动桥壳再制造的金属磁记忆检测,选用510L钢拉伸试样,分析了塑性应变不同阶段磁记忆信号的变化规律;以材料拉伸试验为基础,针对废旧驱动桥壳进行磁记忆损伤检测及变形量检测,得到了桥壳变形量与磁记忆信号特征值的关系。结果表明,随着应变量的增大,拉伸试样表面磁记忆信号法向分量Hp(y)由斜线、无异变峰变化为反转且出现过零点,磁记忆信号法向分量梯度Kmax早期缓慢增大,颈缩时出现快速增大;桥壳的变形检测显示,桥壳变形量与Kmax存在量化关系,当桥壳发生较大变形时,梯度Kmax发生突变,磁记忆检测可为再制造损伤评估提供依据。     

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钢拉压疲劳过程中的磁记忆信号变化

为探索金属磁记忆信号在材料疲劳过程中的变化规律，选用48MnV钢为材料，以其疲劳极限为负载作标准拉压疲劳试验，并采用金属磁记忆诊断仪检测材料疲劳过程中磁记忆信号的变化。试验结果表明，磁记忆信号在整个疲劳过程中表现出振荡、突变和收敛三大规律，即：磁记忆信号随疲劳循环次数的增加而上下振荡；在500万次疲劳循环附近，磁记忆信号存在一个突变点；该突变点前后，磁记忆信号随疲劳循环次数增加均有明显的收敛现象。     

X80管线钢疲劳损伤的磁记忆检测试验研究

对预制缺口的X80管线钢平板试件进行拉-拉疲劳试验和磁记忆信号检测,研究了整个疲劳试验过程中磁记忆信号的变化特征,分析了试件缺陷部位的判定方法,提出了量化试件疲劳损伤程度的特征量。结果表明:未经处理的磁记忆信号法相分量过零点位置与试件预制缺口位置并不吻合,将试件在疲劳加载过程中的磁记忆信号减去与之相对应的初始磁信号,处理后的磁信号过零点位置与试件损伤部位完全对应;磁记忆信号梯度值K可有效表征试件应力集中部位;梯度极大值Kmax随疲劳次数的增加而增大,反映了试件的疲劳损伤程度,在一定程度下可定量分析试件的疲劳寿命。     

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.     

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。     

基于金属磁记忆效应30CrMo钢应力集中试验研究

针对工程应用中工件应力集中程度问题,通过设定在不同载荷作用下,利用三维金属磁记忆检测系统对30CrMo钢平板试样进行在线检测试验研究,分析切向合成分量Hp(xy)和法向分量Hp(z)以及相关的梯度值的变化情况。结果表明,随载荷的增加,试样表面磁信号幅值出现先增大、后减小、再增大的变化,试样表面磁信号幅值及其梯度特征值最大值的变化趋势有良好的一致性。并且探讨试样在不同应力集中状态下的李萨如图当量面积的变化,为研究铁磁性材料的应力集中定量评估提供依据。     

预应力混凝土梁疲劳弯曲刚度退化研究

对预应力混凝土梁的弯曲性能进行研究,在循环荷载作用下,分析其抗弯刚度的变化情况,并将理论计算与试验数据差异进行对比。得到结论如下：在不同循环次数下,循环次数与试样的抗弯刚度呈正相关关系。在加载初期和加载末期,试样的抗弯刚度变化较大,在加载中期,试样的抗弯刚度变化较为平缓。在加载末期,试样在循环荷载作用下发生疲劳退化现象,结构内部的钢筋发生破坏,导致其抗弯刚度下降趋势显著。在循环荷载作用下,由混凝土设计规范得出的计算公式与实际情况有所偏差。混凝土设计规范得出的计算公式仅适用于静力作用下的结构。在试样所受荷载较小时,循环荷载使试样发生的疲劳效果并不明显,当试样所受荷载较大时,循环荷载对试样变形和弯曲性能影响较大。     

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.     

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。     

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。     

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。     

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。     

激励磁场对力磁耦合作用的强化机制研究

力磁耦合作用是金属磁记忆检测等电磁无损检测技术的基础。为了探明外加激励磁场在不同应力水平下对力磁耦合作用的影响机制,从磁导率与应力及环境磁场变化关系的角度,在理论上计算了外加激励磁场下力磁耦合作用下与力和磁单独作用下的表面磁场强度之差ΔH,并推导出该差值随着拉应力的增大而增大的结论。用预制缺陷的45钢试样进行对照试验,发现激励磁场对力磁耦合作用的影响ΔH是随着应力的增大而呈类似指数形式递增的。经设计的正交试验验证,激励磁场与应力对磁信号的交互耦合作用显著,且在受力过程中激励磁场对信号的作用水平最大,这与理论分析结果吻合。说明外加激励磁场对力磁耦合作用起到了一定的强化作用。