基于磁记忆的Q235b受弯钢梁力磁效应数值模拟

为推进金属磁记忆检测技术在建筑钢结构领域的应用,量化金属磁记忆信号与构件应力状态之间的关系,本文以建筑钢框架中常见的工字型钢梁为例,采用ANSYS有限元分析软件,结合应力与磁导率的磁机械耦合模型,对不同载荷工况下的受弯钢梁进行力-磁耦合有限元模拟研究。通过对比集中力作用下4点受弯工字钢梁的试验结果与有限元计算结果,发现二者的漏磁场磁感应强度法向分量B(y)曲线及其峰峰值ΔB(y)具有较好的一致性,证实了模拟方法的可行性与准确性。考虑钢框架在正常使用中的实际受力状态,利用上述模拟方法,对均布荷载作用下两端固结工字钢梁进行力-磁耦合有限元模拟。结果表明,均布荷载作用下漏磁场磁感应强度法向分量B(y)和漏磁场法向分量梯度K(y)曲线均在应力最大和最小处发生突变,且漏磁场法向分量梯度K(y)曲线能较好地反应钢梁应力最大和最小变化区域、幅度和趋势。提出了用应力集中截面磁信号法向分量的平均值B(y)_avg和磁信号法向分量梯度的平均值K_avg表征钢梁在该截面应力变化情况。     

Q235钢力-磁效应的数值模拟研究

利用ANSYS有限元分析软件,对Q235钢在地磁环境下静拉伸试验的力-磁效应进行模拟,并将模拟结果与漏磁信号测量结果进行比较,证明了两者有较好的一致性;对磁场值曲线取一阶微分,以峰-谷差值DH、峰-谷间距DL对试件应力集中程度进行判断,试验结果表明,此评价标准具有合理性,可望在应力集中早期诊断的定量化分析中有很好的实际应用价值.     

基于磁记忆的应力集中神经网络识别

为了探索磁记忆检测技术定量表征工件应力集中程度的方法,加工制备了不同应力集中系数的42CrMo钢试样进行拉压疲劳试验,采用磁记忆检测仪器测量不同疲劳周次时试样表面的法向和切向磁记忆信号。确定了不同应力集中程度下磁记忆信号的特征参量,并以此作为输入特征向量建立了BP神经网络,对试样的应力集中程度进行定量识别。结果表明:利用建立的BP神经网络能够实现试样应力集中程度的定量识别。     

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。     

金属磁记忆应力检测仪的研制

金属磁记忆检测技术是一种新型的利用铁磁材料内在漏磁信息对材料进行检测和评价的无损检测技术。该技术可以发现铁磁性材料设备的应力集中区或宏观缺陷,在早期诊断检测中具有很大的优势。本文介绍了利用该技术研制的一台金属磁记忆应力检测仪的硬件结构及软件设计。并通过对比试验对该仪器进行了可靠性和准确性的分析。     

钢箱梁受弯屈曲的磁记忆参数表征

为了探究金属磁记忆检测技术对桥梁钢构件屈曲部位的损伤预测,采用金属磁记忆技术检测了Q345qC四点受弯波纹腹板钢箱梁表面的磁场强度法向分量H_p(y),提取磁表征量并对其与荷载之间的关系进行了分析。研究结果表明：金属磁记忆检测技术可用于对施工阶段桥梁钢构件表面的失稳监测,易屈曲位置可以通过磁表征量H_con的变化规律反映。研究分析认为,易屈曲位置的磁表征量H_con随荷载的变化呈现先上升,临近构件屈服时下降的规律。通过H_con变化的规律性可以判别易屈曲位置,通过H_con开始下降的时间可以对屈曲进行预警,防范灾害的发生。该研究为施工阶段钢结构的失稳监测提供了一种有效方法。     

基于金属磁记忆的热采湿蒸汽发生器炉管缺陷早期检测

对湿蒸汽发生器20G炉管进行了拉伸静载荷实验、疲劳实验及磁记忆信号采集,通过对采集到的磁记忆信号进行分析,得到了20G炉管在不同加载阶段和不同疲劳周期的磁记忆信号变化规律以及金属磁记忆技术定量评估早期缺陷的方法,并应用于油田现场炉管检测.结果表明:金属磁记忆法可以准确表征被测工件的应力集中区;当20G炉管磁场梯度值K大...     

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...     

小波分析在金属磁记忆检测套管故障中的研究

分析了套管承受非均匀载荷而失去平衡,该失衡点为应力集中,易造成套管弯曲、变形或错断. 用磁记忆检测方法发现井下套管应力集中区存在较强的磁记忆信号,对其故障早期诊断. 对于含有噪声非平稳性的漏磁信号,低分辨率下的小波分解系数全部保留;基于电子测量中的 3σ准则确定了高分辨率下的小波系数阈值,进而实现软硬阈值折中消噪. 提高了信噪比,准确有效地提取了磁记忆信号中的特征量(梯度). 最后,通过实验验证信号处理方法的有效性.     

金属磁记忆检测技术定量评估构件疲劳损伤研究

对18CrNi4A钢缺口试件在三级应力水平下进行疲劳试验和磁记忆信号检测,研究金属磁记忆信号在疲劳过程中的变化规律和磁记忆检测技术对构件疲劳损伤的定量估评.结果表明:在稳定循环阶段,磁信号随疲劳循环周次增加无显著改变,疲劳裂纹萌生后,磁信号逐渐增加,并在断裂后发生激变;磁信号特征参量Kmax,Hp(y)max,Hp(y)min和Hp(y)sub值与应力水平和疲劳损伤程度存在强烈的相关性,特征参量绝对值随应力水平或疲劳损伤程度的增加而逐渐增加;磁信号特征参量Kmax平均值法可较准确地定量评估构件疲劳损伤,该方法判据为:当m(m=Kmax/KAVmax)＞1,试件存在严重的疲劳损伤.     

金属磁记忆技术表征应力集中、残余应力及缺陷的探讨

对应力集中、残余应力及缺陷三者之间的关系进行讨论,举例分析磁记忆信号对不同应力集中程度、疲劳裂纹及残余应力的反映.结果表明:金属磁记忆技术适宜表征铁磁材料存在磁导率急剧变化的位置;磁记忆信号能否表征残余应力还需要进一步的深入研究.     

基于修正单层梁理论的夹层梁最大弯曲正应力计算

目的计算夹层梁横截面的最大弯曲正应力。方法将夹层梁等效成等截面均质单层梁,进而推导出了理论计算公式,并在此基础上进行了三点弯曲试验的算例研究。结果当破坏载荷与夹层梁横截面的尺寸一定时,随着芯层与总厚度比的增加,修正单层梁理论计算的最大正应力值逐渐增加,而单层梁理论计算的结果为恒定值。对于同样结构的夹层梁,随着芯层弹性模量与表层模量比的增加,修正单层梁理论计算的最大正应力与单层梁理论的差异值越来越小。结论修正单层梁理论与层合梁理论计算的结果是一致的,该方法可有效进行最大弯曲正应力的预测与计算。     

不锈钢车顶弯梁拉弯成形研究

利用ABAQUS软件,对某轨道车辆的不锈钢车顶弯梁的拉弯成形过程进行了模拟研究,分析了L形型材拉弯后截面畸变及回弹的影响因素及控制方法。结果表明:模具立边深度对截面畸变的影响较大,拉伸量对其影响相对较小;包覆拉伸量对回弹时发生的截面扭曲的影响最大,补拉量对回弹时发生的侧面弯曲的影响最大;采用模具型面补偿法可以有效减小回弹,提高轮廓精度。实验证明,当预拉量和补拉量为1%、包覆拉伸量为7.5%和模具立边深度为H-0.5mm并且模具型面补偿量为最大回弹量的1.1倍时,可以制造出高质量的不锈钢型材拉弯件。     

基于小波分析的焊接裂纹金属磁记忆信号特征提取

采用小波多分辨分析和快速傅里叶变换,对焊接裂纹金属磁记忆信号进行了处理,找出了焊接裂纹存在的磁记忆信号的判据特征,并建立了该特征的阈值.现场检测结果表明:采用小波多分辨分析和快速傅里叶变换得出的特征,可以准确判断出裂纹等缺陷是否存在.     

焊接裂纹的金属磁记忆定量化评价研究

针对金属磁记忆检测技术目前尚不能对焊接裂纹进行定量的评价的问题,通过对预制焊接裂纹一阶微分后的金属磁记忆信号进行分析,找出了焊接裂纹存在定位特征,并且建立了微分后的磁记忆信号与焊接裂纹的长度及埋深的定量关系.现场检测表明,利用一次微分后的磁记忆信号的特征,可以比较准确地对焊接裂纹进行定量化评价.     

金属磁记忆技术检测低碳钢静载拉伸破坏的实验研究

为探索磁记忆现象的物理机制,在地磁场环境中,静载拉伸低碳钢板状试件.对应试件加载前、静载拉伸过程中不同的载荷水平以及断裂后等不同阶段,分别采用EMS-2003磁记忆诊断仪检测试样表面磁场强度垂直分量信号的变化.结果发现,加载前各试件初始磁状态对试件断裂后信号有影响.试件拉伸过程中塑性变形阶段内磁信号无较大数值变化,断裂后信号突变.拉伸过程中过零点漂移,最后集中在断口处.过零点对判定损伤破坏的铁磁构件危险区域具有一定意义.     

Exact Solution for Bending of Shape Memory Alloy Beams

Bending is an attractive mode of operation and application of shape memory alloys (SMA). To date numerical methods, such as the finite element method, have been used to model the coupled thermo-mechanical behavior of these alloys. In this article, an analytical approach is developed to calculate the exact solution of SMA beams deflection due to an external force. The approach is based on the assumption of linear distribution of strain along the height of a beam cross section. The approach is validated by comparing the results with the existing plastic solution and experimental data.