铁磁性材料拉/压疲劳磁记忆信号研究

为探索金属磁记忆信号变化的物理本质,研究不同类型的疲劳载荷对磁信号的影响,首先利用金属磁记忆的基本原理对磁信号的产生过程进行分析和预测,然后对低碳钢Q345分别进行拉伸和压缩疲劳试验,比较不同循环周次下的磁信号法向分量曲线;分析不同检测点在拉伸、压缩疲劳循环中的磁记忆信号变化规律;并从磁畴和位错的角度解释了磁信号在整个疲劳阶段的变化情况。结果表明:在1个循环周次的作用下,检测线的磁信号发生了很大变化;随着加载循环周次的增加,磁信号法向分量Hp(y)整体上保持顺时针旋转,拉伸试件在接近断裂时的磁信号幅值急剧增大;对拉伸及压缩疲劳试件,均可通过磁信号法向分量平均值Hp(y)ave表征应力集中和疲劳损伤程度大小,并且损伤积累参数ΔHN可以用来判断试样所处的损伤阶段。     

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。     

面向再制造的基于Pro/Toolkit的拆卸仿真

产品拆卸是再制造工程中重要的环节,拆卸的好坏直接影响产品再制造性。通过研究Pro/Toolkit二次开发的方法,得到拆卸仿真系统开发的流程:建立产品拆卸模型,提取模型拆卸信息,规划产品拆卸序列,进行产品再制造拆卸评估。研究了层次概率模糊认知图的数学模型规化拆卸序列的方法,得出了实现变速箱目标拆卸的最优拆卸序列。分析了拆卸仿真系统的再制造拆卸评估准则,给出了从零件的拆卸时间、拆卸费用、环境性影响、经济性、可拆卸度性、再制造性、回收价值性、零件耐用性、再制造工艺性、技术稳定性等方面进行产品再制造评估的改进算法。最后使用MFC对话框设计技术设计再制造拆卸仿真系统的对话框,得到面向再制造的拆卸仿真系统。     

水泥石力学变形能力的影响因素实验分析

针对从实验角度计算水泥石在一定井下条件的变形能力研究相对较少的问题,结合弹性耦合力学模型,利用实验结果计算并分析了在一定工况下,水泥浆配方、实验温度、围压、养护时间、水泥环厚度5个方面对水泥石变形能力的影响。结果表明,加入弹韧性材料能够降低水泥环的弹性模量,且加入胶乳后的水泥环力学变形能力较纤维水泥环明显要好;随着养护温度的升高,水泥石的弹性模量减小,从而增加了水泥环的总变形能力;随着围压的增大,水泥环变形能力有减弱趋势;随着水泥环在井下的时间增长,在一定程度上提高了水泥环的力学变形能力;虽然水泥环厚度对水泥石自身性能无影响,但水泥环厚度从38.1 mm减小到19.1 mm,水泥环在井下条件的变形可增大85.5%。     

面向再制造的金属磁记忆检测技术研究综述及工程应用案例

再制造工程作为一项战略性新兴产业,已经得到社会越来越多的重视;而再制造毛坯损伤检测与评估技术是制约再制造产业发展的瓶颈之一。磁记忆检测技术因其具有的金属材料早期损伤评价优势,在再制造检测与质量控制的研究与工程应用方面得到了较多关注。概述了金属磁记忆检测技术的理论研究现状,并总结其在再制造工程中的应用;结合车桥桥壳和液压油缸等典型结构件的再制造工程实例,详细介绍磁记忆检测技术在铁磁性结构件损伤程度判定和修复质量评价方面所发挥的关键作用;在此基础上指出该技术目前仍存在的一些问题和难点,并对面向再制造应用的金属磁记忆检测技术发展前景进行展望。     

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。     

等离子喷焊热残余应力磁信号仿真

金属磁记忆检测作为一种新型无损检测方式,在热残余应力检测方面有良好的应用潜质。以传热学、电磁学、热弹塑性有限元分析法及力-磁效应为理论基础,采用ANSYS分析软件建立"热-力-磁"耦合模型,利用该耦合模型得到熔覆层附近基体材料的热残余应力分布以及其相应磁信号。结果表明热残余应力与其磁信号都主要集中在温度梯度变化较大的熔覆层附近,距离熔覆层越近数值越大,并且磁信号的方向随应力性质变化。此外增大热源输入会增大磁信号的数值但并不影响其分布规律。仿真结果符合热残余应力形成机理以及力-磁效应原理。通过相同工艺参数下的试验验证,发现仿真磁信号与实测磁信号的变化规律基本相同,证明上述分析与实际情况基本吻合。研究结果为磁记忆技术在热残余应力检测的深入研究提供了借鉴意义与参考价值。     

变速变排量液压驱动系统的动态过程能效优化

液压系统广泛应用于工程机械与液压成形装备等领域,但液压驱动单元输出功率与负载需求功率不匹配造成的低能效问题一直不可忽视.变速变排量驱动单元可协调控制电动机转速和泵排量,实现液压系统在各稳定工况下驱动单元输出功率与负载需求功率的匹配,提高液压系统能量效率.为进一步提高变速变排量驱动单元在复杂多变工况下的能效,对其动态过程中的能效进行深入研究.建立了动态过程能耗优化模型,通过优化模型并结合试验分析得出动态过程最小能耗对应的电动机加速度.通过试验研究了不同加速度下的系统稳定性,分析得出液压缸推杆振动与电动机转速波动有关,可通过调整电动机加速度以限制电动机转速波动从而保证系统稳定性.最后,以液压拉深成形过程为例,在保证系统稳定性的前提下分析拉深成形过程的动态能耗,当电动机采用最佳加速度时,整个动态过程的能效平均提高了 8.0％、转速波动量平均降低了 14.9％.     

基于回收元的回收设计方法

回收设计是提高产品的可回收性,进而提高产品的环境属性的有效途径。提出一种基于回收元的回收设计方法,把产品看作是回收元的有机集合,通过回收元及回收元间接口的设计实现回收设计过程。在给出回收元概念的基础上,建立了产品回收应用模型,给出基于回收元的回收设计方法的一般过程。最后以电热水壶的设计为例进行了说明。     

基于磁记忆检测的服役铁磁零件剩余寿命预测

服役零件疲劳寿命的预测与评估是装备高质量运行的前提。为准确预测服役零件的剩余寿命,基于磁记忆检测方法探索影响零件剩余寿命的参数,建立剩余寿命预测的新方法。以汽车车桥桥壳为对象,通过ABAQUS对服役零件进行疲劳寿命模拟分析,识别零件的疲劳危险区域;借助金属磁记忆检测技术和断裂力学理论,提取零件疲劳危险区中表征疲劳损伤程度的裂纹长度、应力强度因子、磁记忆信号法向分量梯度最大值、应力集中度等作为参数;引入支持向量机(SVM)理论,建立零件的剩余寿命预测模型。结果表明:SVM模型具有较高的预测精度,预测值与疲劳试验实测剩余寿命值相比误差不超过10%;预测精度同时受到零件损伤程度、训练样本数量、载荷大小和输入特征参数等的影响;建立的方法能够有效应用于低载荷高周疲劳下的桥壳等服役零件的剩余寿命预测。