基于有限元分析的磁记忆关联模型试验

利用万能试验压力机进行拉伸试验,使用应变检测仪与磁记忆检测仪检测拉伸试件应力及磁记忆信号;基于拉伸试件的ANSYS有限元分析结果,分析了磁场强度Hp信号过零点与磁场梯度特征值,判断应力集中情况,确定了Q245R钢等六种材料拉伸试件应力集中磁场梯度预警值;综合应变检测、仿真模拟结果与磁场梯度预警值,建立了六种材料磁记忆检测的应力磁场梯度关联模型。     

不同检测方位下金属磁记忆信号差异

为了研究检测方位对磁记忆信号的影响,采用磁记忆方法从不同的方位测量同一拉伸试样表面的磁场强度法向分量Hp(y),并对信号的差异进行分析。结果表明:不同的检测方向所测得的物体表面磁场强度法向分量Hp(y)值不同,过零点会漂移,不同的测量方位所测得磁场梯度以及磁参数基本一致。     

无缝钢轨静态拉伸的漏磁效应试验研究

基于金属磁记忆检测方法,用实验室静态拉伸模拟无缝钢轨的缺陷的产生,利用EMS-2000金属磁记忆诊断仪对PD3无缝钢轨进行漏磁效应研究,获得PD3无缝钢轨在不同载荷下表面漏磁场强度法向分量Hp(y)和其梯度值K的分布情况。研究发现,随着载荷的增加,试样测量线上磁场强度及其梯度值呈规律性的变化。Hp(y)过零点与梯度K的极值点能够较好地表征样品应力集中位置的特征,Hp(y)幅值和梯度K的变化能反映样品应力集中程度。该试验表明金属磁记忆检测技术可以有效地应用于无缝钢轨应力集中位置和程度的判断。     

金属材料拉伸损伤的磁记忆表征

研究了18CrNi4A平板试样在不同拉仲载荷水平下磁记忆信号的变化规律,探讨磁记忆信号及其梯度的绝对值k与应力水平、应力集中程度间的定量关系。结果表明,利用各加载载荷下磁记忆信号减去未加载时磁记忆信号后的曲线过零点,以及Hp（y）曲线梯度的kmax位置,均可对试件应力集中位置进行有效判定,且梯度k与应力大小呈阶梯增长关系;在检测路径上,信号呈线性关系,随着拉伸应力的变大,直线的斜率在损伤各阶段呈先缓慢增加随后指数增长直至屈服,随后曲线斜率下降,直到断裂后磁信号发生激变规律性变化。     

铁磁材料磁记忆信号与切口宽度的相关性

为探索裂纹宽度与磁记忆信号之间的关系,以45CrNiMoVA钢为试验材料,对具有不同预置切口宽度的试件进行静载拉伸试验,并采用磁记忆检测仪检测试件表面的磁记忆信号,研究了不同外加载荷下试件表面磁记忆信号的变化,并对各预置切口位置处磁记忆信号梯度变化进行分析。结果表明:随着外加载荷的增加,试件表面磁记忆信号不断增强,矩形槽位置处磁记忆信号梯度变化加剧,磁记忆信号梯度值随外加载荷的增加而单调增大;外加载荷值相同时,磁记忆信号梯度随裂纹宽度先减小后增大,而非简单的线性关系。     

不同热处理状态下焊接件应力集中的金属磁记忆检测

用金属磁记忆检测技术,对不同热处理状态下焊接件的磁场强度进行了检测和分析.结果表明,法向磁场强度过零点处切向磁场强度最大,用该方法可以检测焊接结构件的残余应力分布.去应力退火后,应力集中程度降低,磁场强度波动范围及其梯度均明显减小.正火后的磁场强度波动范围进一步缩小,焊缝部位的应力集中程度与去应力退火相比变化不大.提出了采用磁场强度梯度变化比及其标准差对热处理质量进行评价的方法.     

金属试件残余应力及损伤的磁记忆检测方法研究

利用磁记忆效应对铁磁性金属构件的残余应力和微损伤进行检测和评估，是较有潜力的无损检测新方法。在自行设计的拉伸加载装置上对45号钢制成的拉伸试件进行了试验研究。通过对试件表面磁场强度值、磁场强度梯度值和X射线衍射值的对比分析，说明了该方法的有效性，并从磁性物理学观点初步解释了该方法检测残余应力和微损伤的机理。     

Q235钢缺陷试件不同状态下的磁记忆特征

为了能够利用磁记忆曲线对试件的应力状态进行评估,加工了Q235钢缺陷非对称试件。研究了在循环拉伸应力下,其在在线加载、在线卸载和离线卸载三种不同状态下的磁记忆特征。结果表明,弹性范围内三种状态下磁场强度曲线与初始曲线明显不同,在整个弹性范围内各自保持自己的形状趋于稳定;进入屈服阶段之后,在线加载和在线卸载曲线开始在缺陷位置出现波峰波谷;进入颈缩阶段后,在线卸载曲线出现了大的跳跃。可见,通过磁记忆曲线对试件的受力状态进行评估是可行的。     

金属磁记忆诊断在石油套管检测中的应用

对新旧石油套管进行磁记忆检测,利用磁场强度是否过零点和磁场强度变化率大小来判断石油套管应力集中情况,检测结果表明:磁记忆检测技术能够帮助检测人员及时预防因石油套管的应力集中而引起的宏观缺陷,从而减少油井事故的发生。     

铁磁构件的缺口角度对磁记忆信号的影响研究

为研究静载拉伸载荷下铁磁构件磁记忆信号分布规律,对不同缺口角度的20钢试件进行外加载荷的拉伸试验,检测构件表面漏磁场法向分量Hp(y)值大小。试验结果表明:处于不同变形阶段的不同缺口角度的铁磁构件,磁记忆信号法向分量Hp(y)分布曲线表现出不同的非线性程度与幅值大小;随着构件缺口角度的增大,Hp(y)幅值也随着增大。分析试验结果可知,通过磁记忆分布曲线的特征可大致判断受力试件所在的变形阶段。     

钢丝绳疲劳的磁记忆检测系统

模拟钢丝绳的弯曲疲劳状态，运用金属磁记忆技术对钢丝绳表面的磁场分布进行检测，并对其磁场强度的变化进行了分析和比较。试验结果表明。磁记忆检测方法能有效用于钢丝绳应力集中和疲劳损伤的早期诊断，对防止事故发生具有重要的现实意义。     

弱磁场下管件表面磁场的分布特征

根据磁偶极子理论，建立稳恒微弱垂直弱磁场作用下高压管类试件线状缺陷产生的漏磁场模型。根据磁偶极子空间磁场分布，导出了在外部垂直方向弱磁场下管状工件表面细长缺陷产生的弱磁场法向分量的计算公式。分析了不同纵向磁化强度下，作为磁记忆检测方法重要判据的磁场法向零值线形状及分布特点。     

FEM study on the influence of air gap and specimen thickness on the detectability of flaw in the yoke method

The yoke method is usually used as a magnetic testing method of welds. In this paper, we study the influences of the air gap between the magnetic pole and the specimen surface on the average magnetic flux density passing through the specimen, and the specimen thickness on the leakage magnetic flux density from a flaw using finite element method (FEM). When the air gap increases the average magnetic flux density at the center of the specimen length decreases. We can estimate the intensity of the magnetic field on the specimen surface by extrapolating the magnetic flux density in space to that at lift-off being zero. Moreover, the maximum leakage magnetic flux density from a flaw decreases with increase in the specimen thickness even if the average magnetic flux density passing through the specimen is the same.     

Residual magnetic field variation induced by applied magnetic field and cyclic tensile stress

Magnetic memory testing (MMT) method is a novel non-destructive testing technique due to its unique advantages of stress concentration identification and early damage detection for ferromagnetic materials. However, a thorough understanding of the impact of exciting magnetic source and cyclic stress on the residual magnetic field variation has not been clearly addressed. The surface magnetic memory signal H_p(y) induced by applied magnetic field and cyclic tensile stress was measured throughout the fatigue process. The correlation of H_p(y) and its gradient K changes with loading cycles and applied magnetic field intensity H reported. The results show that applied magnetic field can only change the magnitude of MMT signal instead of changing the H_p(y) curve׳s profile. The H_p(y) value increases with the increase of the H, and the K value is approximately linear to the H. The maximum gradient K_max indicating the degree of stress concentration increases with the increase of either stress cycles or H. The phenomenon was also discussed from the view of the magnetic dipole in a ferromagnet.     

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。     

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。     

磁记忆现象与应力场的关系

金属磁记忆检测可以对应力集中早期预报，不同应力状态下铁磁性构件的磁记忆信号分布在发生变化。通过对一批预埋缺陷的钢棒进行静载荷拉伸试验，检测钢棒拉伸装夹前后、拉伸前后、拉伸卸下前后和拉伸过程中的磁记忆信号分布变化，对产生的磁记忆现象与应力场的关系进行了较深入定性的初步探讨。     

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。     

磁粉检测中交叉磁轭的灵敏度探讨

磁粉检测中,为了保证检测的灵敏度,交叉磁轭复合磁化检测采用连续移动的方式进行工件磁化,而不采用步进式检测。笔者在实际检测工作中发现,交叉磁轭灵敏度与仪器采用的励磁方式有关系,采用步进式进行检测,也能够有效地检出缺陷。为此,通过对CDX-IY型便携式磁粉探伤仪的励磁方式的分析,对交叉磁轭复合磁化的检测灵敏度进行了探讨。分析表明,在交叉磁轭形成的复合磁场中,除了形成旋转磁场外,在通电开始和通电结束的5 ms时间,两交叉磁轭分别作为单相磁轭,产生单相磁场。交叉磁轭所覆盖的这一区域,既有单相磁场,又有复合磁场综合作用,因此,采用步进式进行检测,其灵敏度可以保证。