基于力磁耦合的金属磁记忆检测机理与仿真

针对金属磁记忆检测技术目前尚不能对微观缺陷进行定量检测的问题,在分析基于力磁耦合的金属磁记忆检测机理的基础上,利用Jiles力磁耦合准则及宛福德的磁性物理学,推导出了磁导率与应力之间的数值关系,并通过ANSYS有限元仿真软件建立了二维力磁耦合模型,研究了微观缺陷深度和宽度对构件表面空间中磁记忆信号的影响规律。仿真结果表明：通过提取磁记忆信号法向分量峰峰值之间的间距可以对微观缺陷的宽度进行定量,提取磁记忆信号法向分量的峰值可以对微观缺陷的深度进行定量。     

金属磁记忆定量化评价的三维仿真分析与实验

早期损伤是导致金属构件发生突发性断裂的主要因素.针对大多数常规无损检测方法都只能对已成形的宏观缺陷进行检测,不能检测尚未成形的微观缺陷或应力集中区,以及金属磁记忆检测技术目前只能对早期微观缺陷进行定位,无法定量的问题,利用仿真与实验相结合的方法,建立了三维力磁耦合模型,仿真计算了微观缺陷表面空间三维磁场的分布,研究了应力、微观缺陷长度及扫描路径对磁记忆信号的影响,在此基础上,构建了金属磁记忆检测系统,实验研究了外加载荷、扫描路径与金属磁记忆信号的关系.研究结果表明:利用金属磁记忆检测技术可以实现对早期微观缺陷进行定量检测.     

金属磁记忆信号的零点特征

为研究金属磁记忆信号描述应力集中位置的特征，对预制裂纹的拉伸试件施加不同水平的载荷，在每次载荷水平下进行金属磁记忆方法检测，并分析了检测信号过零点特征的变化规律．研究表明：不是所有的应力集中位置都有金属磁记忆检测信号过零点的现象；信号零点位置随着施加载荷的增加向着应力集中位置移动：仅仅用Hp信号过零点作为特征来判断应力集中位置容易产生误判．     

带缺陷钢丝绳拉伸力-磁耦合数值模拟

金属磁记忆作为一种新兴的钢丝绳无损检测技术,可对钢丝绳应力集中及缺陷部位进行定位,但对其应力状态及损伤程度的量化关系研究不足。为探究带缺陷钢丝绳拉伸状态下应力与金属磁记忆信号之间的联系规律,将缺陷诱发的钢丝绳损伤判别视为钢丝绳应力变化导致磁记忆信号改变的问题。基于磁机械效应及力磁耦合理论,考虑弹性阶段及塑性阶段磁特性参数(磁导率、矫顽力)随铁磁构件应力变化的不同规律,创新性地提出考虑磁导率和矫顽力影响的力-磁耦合修正模型。采用ANSYS有限元模拟软件,对带缺陷的1×7型单股钢丝绳进行静力场计算和环境磁场共同作用下的三维静磁场计算,利用力-磁耦合修正模型对两种物理场进行力-磁耦合。通过与试验结果进行对比分析,发现改进的模型可以较好地分析钢丝绳的力-磁耦合模拟问题,为以数值模拟为手段的钢丝绳拉伸应力与损伤量化关系研究方法奠定了基础。     

金属磁记忆漏磁信号检测钢绞线拉索锈蚀模型和试验

为检测斜拉桥重要承载构件——钢绞线拉索锈蚀状况,引入金属磁记忆技术,结合缺陷漏磁信号检测磁偶极子模型,建立了钢绞线锈蚀缺陷漏磁模型,并开展钢绞线试件锈蚀缺陷漏磁信号有限元数值仿真模拟和试验验证.通过理论研究、仿真分析和试验验证,剖析了钢绞线锈蚀缺陷漏磁信号分布变化特征,构建了漏磁信号检测钢绞线锈蚀的判别准则.研究结果表...     

典型受载铁磁构件的数值模拟和磁特性

研究了铁磁构件在受载状态下表面产生漏磁的磁记忆现象,对含小孔平板进行了有限元分析,实测了受拉伸载荷时的漏磁场值.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,采用磁记忆方法对设备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.     

铁磁钢材应力致磁各向异性定量检测特性研究

为研究铁磁材料的应力致磁各向异性的物理表现及其对应力的定量检测特性,搭建了交流磁化/检测实验装置.在单向加载条件下,对铁磁Q195平板试件施加了不同程度的弹性应力.并在保持每个弹性应力方向及大小不变前提下,施加了不同方向的不饱和交流外磁场,检测了其交流磁化曲线.通过对实验数据的频谱分析、磁滞回线的获取及磁特征参数的提取,分析和讨论了铁磁材料应力致磁各向异性定量特性、磁各向异性特征参数与应力的定量关系.研究结果表明:应力导致了铁磁Q195钢材表现出了磁各向异性特性;应力致磁各向异性磁特征参数随着应力增大而近似于线性增大,可以通过提取对应的参数进而求取对应的应力.研究结果对系统探究铁磁材料的应力致磁各向异性定量特性具有一定参考价值.     

磁记忆检测方法及其应用研究

研究金属磁记忆检测新方法在应力腐蚀问题中的应用．以低碳管线钢试件为研究对象，使之拉伸或折弯以产生残余变形和应力，利用磁记忆检测仪对这些拉伸和折弯后的试件进行检测，根据给出的评价标准对试件表面的应力变形状态进行评价分析，为应力腐蚀实验中研究应力和腐蚀之间的关系提供了依据．     

金属磁记忆技术用于去应力退火评估的可行性研究

本文基于磁致伸缩效应的新型的金属磁记忆无损检测技术,利用金属磁记忆信号与应力大小严格的对应关系,对金属磁记忆检测技术用于去应力退火进行评估进行可行性研究.通过研究分析发现,金属磁记忆信号与45#铜的去应力退火程度有一致的单调性,通过检测金属磁记忆信号磁场的强度,可实现对去应力退火工艺的评估.     

铁磁材料磁通量变化与应力关系的磁力学模型

采用建筑钢材建造的工程结构,在其服役期内将不可避免地产生一些损伤,从而影响结构的内力分布规律,导致其部分应力可能超限,引起局部失效,严重者将使整个结构倒塌.为了直接测试这类结构的应力状态,从而确保这类结构的安全性,提出了钢材等铁磁材料基于磁力耦合效应的全磁通应力磁性无损检测法,即通过测试材料的全磁通量来测试材料的应力状态.根据铁磁材料磁特性的应力敏感这一特性,以圆形铁磁试件为研究对象,采用能量最小理论,推导了圆形铁磁试件磁感应强度同拉应力之间的相关关系方程,建立了其磁通量增量与拉应力关系的磁力学模型.该磁力学模型表明,铁磁试件在外加磁场和外加应力的共同作用下,其磁通量的变化量随拉应力的增大而增大,且与外加应力呈现出线性关系.所提磁力本构模型可为全磁通直力检测技术奠定基础,具有较好的理论意义和实用价值.     

交变磁场对磁性磨粒的作用分析

对处于交变磁场作用下的磁性磨料颗粒的受力和运动规律进行了分析和描述，为交变磁场作用下的磁粒研磨光整加工技术提供了新的思路和工艺选择。     

基于磁感式传感器的磁条空间磁场分布测量

针对智能循迹中磁条在不同的安装方式下导航测量的磁条部位会有所不同,为了确定磁检测传感器系统在磁条不同安装方式下对其精确有效的测量位置,提出了基于磁感式传感器的磁条空间磁场分布测量。采用了PNI(Pacific Nanotechnology Incorporated)磁感式传感器对磁条空间的磁场分布大小进行测量,在基于QT5的RS232串口上位机界面上,对使用的传感器在不同参数设置的情况下进行了工作性能的检测与分析,选取合适的测量参数设置。实验测试结果表明：测量磁条横截面360°的变化磁场的结果是稳定有效的。     

磁编码器多极磁鼓表露场的理论分析

基于静磁场理论,建立了磁编码器多极磁鼓的表露场分布均匀磁化模型,得到了磁编码器多极磁鼓的表露场分布表达式,为多极磁鼓的参数优化设计提供了理论依据．     

结构无序对磁性薄膜磁特性的影响

采用Monte Carlo模拟方法研究了结构无序对磁性薄膜磁特性的影响,其中交换耦合常数J通过Monte Carlo随机发生器使其具有一定的涨落δJ,并遵从一定的概率分布.模拟结果表明,随着交换耦合常数J的涨落δJ的变化,磁性薄膜的磁化强度M随温度T的变化有相当大的差异,同时,磁性薄膜的居里温度TC随δJ的增大而逐渐减小.     

基于缺陷磁流体光子晶体的磁场传感器研究

基于磁流体的折射率可随外磁场的变化而变化,提出利用传统的电介质材料和磁流体构成含缺陷的光子晶体结构来实现磁场传感。光子晶体缺陷层可以是传统的电介质,也可以是磁流体。利用传输矩阵法比较研究了两种情况下的磁场传感特性。计算结果表明,两种结构的缺陷模特性随光子晶体结构参数的变化规律基本相同,但以磁流体为缺陷层的缺陷光子晶体结构具有相对较高的探测灵敏度。研究结果为实际磁场传感器的设计、制备提供了参考。     

高分辨磁旋转编码器磁鼓表露磁场分析与AMR检测磁头设计

应用静磁场理论分析了高分辨磁旋转编码器磁鼓的表露磁场,通过数值计算得到磁鼓表露场分布的直观曲线.设计制作出性能优良的磁旋转编码器AMR检测磁头,理论分析结果与对磁鼓表露磁场的实际测试结果进行了分析对比.结果表明,AMR检测磁头输出信号形状与幅度及其倍频特性与理论计算结果是相符的.     

基于PGMA磁微球的纳米机械免疫传感器的片上磁分离

应用具有磁性和抗体双重靶向功能的聚甲基丙烯酸环氧丙酯磁微球,设计出新型微悬臂梁式免疫传感器,借助微平面电感线圈,实现在液相环境中,加电流时磁微球吸附,去电流时磁性微球解析并重新分布,解决传统微悬臂梁式免疫传感器的不足．着重研究片上磁分离机理,梁上微电感线圈结构,微磁场对磁微球的吸引,设计并优化出满足新型微悬臂梁式免疫传感器所需线长200μm、宽10μm、线间距厚10μm、1μm的钛金材料蛇形微平面电感线圈．通过生物磁分离实验,验证了设计及优化的结果,实现了用于生物分子分离的片上磁分离技术．     

介质界面处的磁导率与磁场的新认识

分析了介质界面处的磁导率，得到了其计算公式，由此推得介质界面处的磁感应强度，并用一种新方法论证了这一结论的正确性，澄清了对介质界面处的磁感应强度的错误认识。     

粒状FeCu纳米颗粒体磁性和磁粘滞性的研究

溶胶法制备了不同粒度的ＦｅＣｕ纳米颗粒体,Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）确定了样品的相组成和颗粒的平均粒度,振动样品磁强计（ＶＳＭ）测量了样品在不同温度下的磁化曲线,磁滞回线,涨落场和有效激活体积．“趋近饱和定律”方法求出了样品的有效磁各向异性常数．利用均匀反磁化模型计算了样品的矫顽力,计算值与测量值基本相符．结果表明,样品的激活体积随颗粒体积的增大而增大,激活体积与颗粒的平均体积的大小基本属于同一数量级,粒状ＦｅＣｕ纳米颗粒的反磁化基本符合均匀反磁化．     

磁通集聚结构磁场放大特性研究

针对现阶段常用磁传感器对弱磁场测量灵敏度低的问题,利用软磁材料具备对外磁场集聚放大的特性,通过在磁传感器外部的磁通集聚结构以提高磁测系统的灵敏度。利用ANSYS软件重点分析了T形、斜线形以及条状磁通集聚结构的轴向、横向磁场放大特性并通过实验进行验证。磁力线在磁通集聚结构内部流动的过程中发生了磁通泄漏现象,三种结构中T形磁通集聚结构对外部磁场的放大效果最好,放大倍数达21倍左右。通过对三种结构的线性工作范围进行测试,得到斜线形磁通集聚结构线性工作范围比T形磁通集聚结构线性工作范围大51%。磁传感器外加磁通集聚结构能明显提高对弱磁场的测量精度。