典型铁磁构件磁记忆效应的试验研究

研究了静拉伸试验时铁磁构件的金属磁记忆效应。以Q235钢为研究对象,于不同加载阶段对试件的表面漏磁场进行了实时测量。结果表明,应力集中对构件的磁特性有显著影响,在应力引起的小范围塑性变形区域存在有效的磁记忆信号,采用磁记忆方法对承载铁磁构件由应力集中造成的早期损伤进行检测是可行的。     

应力对漏磁信号的影响

根据最新力磁理论，使用微型霍尔探头对R3碳钢进行漏磁检测。分析了在弱磁场和强磁场下施加应力后材料的漏磁信号变化。指出残余应力作用下中碳钢的漏磁信号会发生剧烈变化以及应力和漏磁信号之间的联系。预言了对应力集中进行漏磁检测的可行性。     

基于磁记忆法钢板应力检测技术的研究

磁记忆法是检测铁磁性金属材料应力集中情况的有效方法。目前,虽然磁记忆检测技术在工程领域的应用较为成功,但不同应力集中程度下的磁记忆信号特征尚不明确。本文为了研究应力作用下钢板表面的磁记忆信号规律,设计了基于磁记忆法的钢板信号检测实验。研究结果表明,在外部载荷作用下,随应力增加,磁记忆法与应力呈现良好的线性一一对应关系。     

油气管道塑性变形的磁记忆检测

利用金属磁记忆检测技术对油气管道塑性变形进行检测。通过位错理论分析了铁磁材料塑性变形时的能量变化,用铁磁材料能量平衡理论分析了材料塑性变形过程中磁场信号的变化特征。通过对管道进行打压试验,用磁记忆检测设备对磁信号进行检测,研究了磁记忆信号与应力的对应关系,得出磁记忆信号随应力的变化特征。结果表明:铁磁材料在塑性变形时,其表面弱磁场发生突变,应力-磁感应强度曲线斜率增大;多次塑性变形导致磁场变化率降低。     

弱磁激励下Q235钢的磁记忆检测

在不同弱磁场环境下对Q235钢平板试件进行静拉伸试验,利用TSC-1M-4磁检测仪原位测量试件表面的法向磁场,并分析磁场在拉伸过程中的变化规律。结果表明:强化弱磁激励可以减小干扰噪声的不利影响,改善检测效果。弱磁激励下,试件在弹性阶段出现应力磁化反转现象;塑性阶段保持磁化反转,磁场越过零点后沿反方向增大。并且,探讨了试件在弱磁激励下磁场梯度K与应力之间的相关性,为磁检测技术在铁磁材料损伤评估中的应用奠定了基础。     

不同载荷对无取向硅钢试件表面漏磁场的影响

利用电子拉伸试验设备和弱磁场测量系统,对受静拉伸载荷的试样表面漏磁场进行测量,研究了试件在弹性阶段、均匀变形阶段和非均匀变形阶段磁记忆信号随载荷大小不同的变化规律;最后,根据试验现象,结合晶粒滑移理论基础对静载荷下磁记忆检测的机理作了解释。试验和理论研究的结果表明:采用磁记忆方法对承载疲劳载荷铁磁构件由应力集中造成的早期损伤进行检测是可行的。     

地磁场中铁磁构件应力集中区的力磁耦合模型

为了更有效地表征铁磁材料中应力集中区与其在空间中的磁场关系,基于力与磁畴非线性关系,从宏观热力学关系出发,结合应力影响磁致伸缩应变饱和值的微观物理机制及其变化规律,建立了磁场强度与应力的唯象关系。并将应力集中区等效为磁耦极子,结合电磁场理论与上述唯象关系,建立了反映应力-磁场的耦合模型。在该模型基础上,建立了石油管道缺陷磁记忆检测试验系统。在50m长的石油管道上制作了焊缝裂纹等缺陷。采用磁检测仪对焊缝缺陷的磁特征信号进行了检测。结果发现,随着测试路径的不同,磁信号发生规律性变化,与所建模型预测吻合,证明了模型的可靠性。所建模型可以用于分析缺陷在空间产生的磁场分布、缺陷大小、缺陷深度以及缺陷的分布,为磁检测仪的研制以及定量分析缺陷磁信号打下了基础。     

环境磁场对磁记忆信号的影响

金属磁记忆检测技术是一种可早期准确判断构件的应力集中位置和评估疲劳损伤程度的无损检测技术新方法,而磁记忆信号的存在离不开环境磁场。为探讨环境磁场对磁记忆信号的具体影响,在不同环境磁场下,对45钢进行静载拉伸试验,测量在相同环境磁场下不同应力作用下的磁记忆信号。试验结果表明:环境磁场不能改变磁记忆信号曲线的形状,但可以改变磁记忆信号值的大小;在一定的磁场范围内,磁记忆信号值随环境磁场的增加而增加,但当环境磁场超过某一临界值时,磁记忆信号值反而随环境磁场的增加而减少;若环境磁场为零或完全被抵消,应力则不能产生磁记忆信号。故在磁记忆检测实践中,特别是在定量检测应用中必须考虑环境磁场的影响。     

磁记忆检测在压力容器检验中的应用

磁记忆检测是基于铁磁构件的磁效应，可有效发现构件的应力集中区域，是一种对金属材料进行早期诊断的新的无损检测方法。将两种钢板试件模拟压力容器受压元件加载试验，得到了年中应力集中变化的定性规律。并对超高压水晶釜和铁路槽车等压力容器进行了实测，取得了一些有益的经验。可以预期，该方法作为压力容器的预诊手段，有良好的应用前景。     

金属磁记忆累积机理

金属磁记忆检测可以实现铁磁试件的早期诊断和应力评估,由于缺乏公认的解释机理和定量的手段,该技术尚未得到公认。通过对铁磁试件(Q235)进行循环加载,将金属磁记忆技术与巴克豪森法结合起来,进一步探讨金属磁记忆的产生和累积机理。研究表明,实际检测中,金属磁记忆信号波形不对称且峰值较大的一侧往往组织分布相对不均匀,循环加载后峰值变化更为明显。循环加载后磁场的分布变化,为研究和建立金属磁记忆信号与应力集中区的关系提供了依据。     

铁磁构件拉压试验中的磁记忆效应研究

通过对带孔的45钢试样的拉伸、压缩试验,对试样磁记忆信号与应力集中之间的关系进行了研究。由拉伸和压缩实验得到应力集中和表面磁场畸变的对应关系,发现拉伸和压缩时应力集中导致的磁记忆信号的区别。利用力磁耦合试验对实验结果进行了分析,不仅能够很好地解释实验现象,并能对其他材料和应力集中状态的磁记忆现象进行一定的预测。     

基于磁畴聚合模型的磁记忆效应机理研究

研究了铁磁构件在受载时产生磁记忆效应的机理。结合试件的断裂机制和位错理论，分析了试件组织的微观变化。建立畴壁聚合模型，探讨了构件形成的有取向的宏观磁化。在应力集中区域或微观损伤区域建立带磁偶极子模型，计算试件表面的泄漏磁场。结果表明，畴壁聚合模型可以解释应力集中区域或微观损伤区域的磁场变化。     

焊接裂纹应力与磁记忆信号关系的实验研究

焊接裂纹产生的应力集中区是焊接构件在服役过程中最为危险的一个薄弱环节,对这个环节进行有效的安全评估,具有重要意义。金属磁记忆技术是近年来发展的一种全新的无损检测方法,它可以在地磁环境下检测铁磁构件的应力集中,从而诊断出产生（或可能产生）裂纹的危险区域。利用磁场中的高斯方程,对管线钢焊接裂纹的应力和金属磁记忆信号之间的关系模型进行了初步探讨,然后利用预制的焊接裂纹对此关系模型进行了研究预测,分析结果表明：此关系模型可满足应力检测的精度要求。     

外磁场下三轴弱磁应力检测信号定量化分析

从微观角度量化分析了外磁场作用对铁磁性材料磁力学特性的影响因素，计算了不同方向及强度的外磁场下，铁磁性材料三轴弱磁信号的检测特性，并进行了系统的试验研究。试验结果表明：磁畴自发磁化强度矢量趋于应力方向重新排列产生弱磁信号；弱磁信号在轴向具有峰值，径向具有峰-峰值，且过零点，周向呈不规律波动；随外磁场强度的增强，弱磁信号增大，但增大幅度逐渐减小，外磁场对弱磁信号的影响趋于饱和；外界磁场对其垂直方向的弱磁信号影响程度微弱。     

冷轧轴承套圈应力集中磁记忆无损检测仿真与实验研究

局部应力集中形成的裂纹是导致轴承套圈失效的主要因素,目前,金属磁记忆方法是检测铁磁性构件早期损伤或应力集中的有效手段。为了实现冷轧轴承套圈磁记忆检测信号与缺陷应力关系的研究,基于ANSYS软件平台,建立了含孔洞缺陷的环坯冷轧三维有限元模型以及轴承套圈磁记忆检测三维有限元模型,研究了冷轧过程孔洞缺陷附近应力分布规律;基于力磁耦合分析,研究了冷轧轴承套圈孔洞缺陷及应力集中处的磁场分布规律,揭示了孔洞缺陷及应力集中处的磁记忆信号切向和法向的变化特征。结果表明在冷轧轴承套圈孔洞缺陷及应力集中区域附近,磁记忆信号发生跃变。     

铁磁材料构件的应力分析和磁记忆检测

应用ANSYS软件对平板中心裂纹构件的应力状态进行有限元分析，不仅得出了符合J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。     

45~#钢静载拉伸下磁记忆二维信号分析

为研究受载铁磁材料应力集中部位的磁记忆信号特征,利用自主开发的磁记忆二维检测系统对含有中心圆孔的45~#钢平板试样进行静载拉伸试验。结果表明:试样表面缺口附近磁记忆信号特征非常显著,切向分量磁信号与应力间的相关性更好;李萨如图形封闭区域大小随拉应力的增大呈非线性变化,可考虑用非线性拟合曲线定量评价应力集中状态。     

ANSYS软件在金属磁记忆检测中的应用

应用ANSYS有限元软件对典型构件圆孔板进行了弹塑性有限元分析．通过对比分析有限元解与解析解，说明ANSYS软件计算的可靠性和准确性。并且通过对加载铁磁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．为进一步研究典型构件的应力分布与磁场强度之间的关系，完善磁记忆检测的理论基础提供了一种重要的手段。     

铁磁材料制造工艺对金属磁记忆信号的影响

在采用金属磁记忆信号对铁磁材料进行损伤评价时,为排除制造工艺引入的冗余干扰信号,本研究针对两种铁磁性特种钢,采用EMS2003型金属磁记忆仪检测了锻造、铣削、磨削加工及热处理工艺后试件表面磁记忆信号的变化,并比较了交流电退磁与热处理退磁不同的退磁效果.结果显示:各机加工工序将引入不同形式的外载荷,导致磁记忆信号呈无规律杂乱分布,磨削工序引入外加激励磁场,产生强烈的干扰信号.经过交流电退磁后,试件表面依然存在残余磁场,而采用超过铁磁材料居里点的高温热处理退磁可以获得纯净的磁记忆信号.这一结果可以为利用磁记忆信号对铁磁材料进行损伤评价提供基础实验依据.     

应力和晶粒组织对磁畴动态特性的影响

近年新兴的磁光成像技术,特别是磁畴动态特性可视化技术,为评估铁磁材料的应力状态提供了一种新的磁检测方法。为研究应力和晶粒组织/晶界对磁畴动态特性的影响,通过磁光成像装置,观测取向硅钢片在施加不同的应力和外加磁场时表面磁畴结构的变化。结果表明:应力作用下,附加磁畴数量减少,从点状附加磁畴转变为长条状主磁畴,且应力增加会使主磁畴平均宽度减小,主磁畴完全翻转所需要的磁场减小;外加磁场作用下,可使磁畴向磁场方向转动,磁场强度的增加,使与外加磁场同向的磁畴面积增加。同时,晶粒组织结构和内部的各向异性,以及晶界处的能量和钉扎作用,都会影响磁畴结构和磁畴壁的运动状态。研究结果有助于理清铁磁构件的磁弹耦合效应和磁检测技术的微观物理机制,为提高应力评估的灵敏度和可靠性提供重要的科学依据。