混凝土内锈蚀钢筋的漏磁信号分析

将漏磁检测技术应用于混凝土内部钢筋的锈蚀检测中,以磁偶极子模型为理论依据,在对锈蚀钢筋进行数值模拟的基础上,完成了对10个试件的加速锈蚀、磁信号采集及分析.提出了基于磁偶极子模型的钢筋锈蚀损伤漏磁场空间分布计算理论,计算了锈蚀钢筋的漏磁场的空间分布,分析得到沿试件纵向的磁感应强度B_x-x曲线图和磁感应强度梯度K_x-x曲线图.数值模拟和试验结果表明:根据磁感应强度B_x-x曲线的峰值可半定量评估钢筋的锈蚀程度,根据磁感应强度梯度K_x-x曲线的零点间距可定量判断钢筋的锈蚀区域,且箍筋及混凝土保护层厚度对于钢筋锈蚀损伤检测的影响较小,可以忽略不计.     

基于磁记忆的镀锌钢绞线腐蚀检测试验

针对常规技术难以检测镀锌钢绞线拉索内部腐蚀问题,结合金属磁记忆理论在铁磁性材料早期缺陷无损检测方面的优势,提出了基于金属磁记忆技术的镀锌钢绞线拉索腐蚀检测新方法。为验证该检测方法的可行性,设计了8个镀锌钢绞线拉索试件,采用电化学加速腐蚀试验方法对试件进行不同程度的腐蚀;利用霍尼韦尔HMR2300三维磁强计传感器采集试件腐蚀后的金属磁记忆漏磁信号,运用数学方法对采集的漏磁信号进行对比分析,结合金属磁记忆检测技术原理,研究试件表面的漏磁信号变化特征,以达到检测镀锌钢绞线拉索试件腐蚀状况的目的。研究结果表明:在钢绞线拉索试件腐蚀区域漏磁信号出现明显变化,漏磁信号切向分量曲线出现极大值,漏磁信号法向分量曲线出现极大值和极小值且过零点;在试件中间腐蚀区域漏磁信号切向梯度曲线过零点,漏磁信号法向梯度曲线出现极小值;随着试件腐蚀程度的增加,漏磁信号强度也相应增加,且漏磁信号强度与试件腐蚀程度呈正相关;通过对试件腐蚀后的漏磁信号分析,可较准确判别钢绞线试件的腐蚀位置及范围。该试验验证了金属磁记忆检测技术用作钢绞线腐蚀检测的可行性及合理性,为镀锌钢绞线拉索腐蚀检测提供了参考。     

考虑端部效应的钢筋锈蚀自发漏磁检测试验与仿真

自发漏磁检测技术可以对钢筋锈蚀缺陷进行诊断,但是当锈蚀区域距离钢筋端部较接近时,该区域漏磁信号会受到端部退磁场信号的影响。针对端部效应较明显的钢筋进行加速锈蚀试验,采集钢筋空间自发漏磁信号,通过试验和COMSOL仿真分析,提出了基于切向磁感应强度梯度峰值间距的钢筋锈蚀宽度判别方法,构建了考虑端部效应的钢筋锈蚀度评价指标。结果表明:当提离高度为6 cm时锈蚀宽度判别方法的最小相对误差为4%,平均相对误差为27.9%;通过有限元仿真分析验证,该方法同样适用于锈蚀区域不对称时锈蚀宽度的判断;该钢筋锈蚀度评价指标能有效的排除磁参数差异造成的端部效应影响,且该指标数值出现异常下降时,表示钢筋的锈蚀程度已经处于严重阶段。     

基于力磁耦合效应的金属磁记忆仿真研究

为研究铁磁材料早期损伤和金属磁记忆信号之间的相互关系,结合力磁耦合模型与磁偶极子模型分析了铁磁材料磁导率变化与外加载荷之间的关系,并采用ANSYS Workbench有限元仿真软件中的静力学与静磁学模块对45号钢试件进行了地磁场下的力磁耦合仿真,得到了不同拉伸应力下试件漏磁场强度的变化规律及法向分量B(y)梯度值K的分布规律;研究表明:应力集中区的磁记忆信号随应力呈规律性增加,为金属磁记忆检测技术在铁磁材料应力集中区的检测提供了参考依据。     

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...     

基于漏磁信号的持荷钢绞线锈蚀检测试验

为检测持荷钢绞线的锈蚀情况,引入磁记忆技术,通过持荷钢绞线锈蚀检测试验,对钢绞线漏磁信号进行剖析,构建基于漏磁信号的持荷钢绞线锈蚀检测判别准则.研究结果表明:随着锈蚀程度的增加,持荷钢绞线漏磁信号随之增强,磁感应强度切向分量在锈蚀区域两端交汇于一点,且在锈蚀中间位置具有最大值,磁感应强度法向分量在锈蚀两端具有反向极大值...     

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.     

磁记忆技术在焊缝残余应力检测中的试验研究

本文研究了金属磁记忆技术在焊缝残余应力检测中的应用.基于磁记忆检测原理,对Q345R钢板对接焊缝的残余应力进行了检测.设计了垂直焊缝方向和平行焊缝方向的双向检测,获得了漏磁场法向分量Hp(y)和梯度值K.通过比较垂直方向不同检测路径上漏磁场法向分量Hp(y)的变化,研究了检测路径上Hp(y)在焊缝及热影响区附近的变化规律.通过对焊缝处漏磁场法向分量Hp(y)的分析,本文提出用焊缝法向分量的变化幅值ΔH来表征残余应力的大小.通过与平行焊缝方向检测得到的数据进行对比,确定了ΔH作为判据的可行性.传统的判据法向分量梯度值K,在残余应力检测中需重新定义其门限值.文中还将磁记忆检测结果与盲孔法试验测得的残余应力大小进行了对比,验证了磁记忆检测结果的正确性.磁记忆技术在焊缝残余应力检测以及焊缝质量评定中有良好的应用前景.     

镀锌钢绞线断丝的自发漏磁检测试验

为了研究镀锌钢绞线断丝与自发漏磁信号之间的关系,考虑了磁极方向、护套和传感器间距等3个影响因素,设置15根镀锌钢绞线试件,利用万能试验机开展拉伸试验,并通过磁力计测得试件的漏磁信号,得到试件从开始拉伸到断丝的全过程漏磁信号变化,分析了不同因素对漏磁信号的影响.研究结果表明:镀锌钢绞线的拉伸荷载-位移曲线基本上可以分为4个阶段,在各阶段转换处,各漏磁信号分量变化具有明显规律;法向分量和平行钢绞线的切向分量会发生明显的突变,垂直钢绞线的切向分量始终平稳减小.因此,基于自发漏磁的斜拉桥拉索的检测和健康监测中,可以通过处理分析得到漏磁信号分量的变化规律,对拉索受力阶段和断丝情况进行判断.     

拉应力引起的磁记忆特性及其与检测时间的关系

在工作载荷和地磁场的作用下,针对铁磁性构件存在残余磁感应和自磁化增长的现象.进行了引起磁记忆特性及其与检测时间关系的研究.通过对45#钢在单轴拉伸过程中残余磁感应强度的检测与分析,得出了拉应力引起的残余磁感应强度的变化规律;在塑性阶段,将不同时间段内测得的残余磁感应强度数值进行比较,分析了塑性变形试样放置时间长短对磁记忆现象产生的影响.分析表明:受力构件能够记忆前段承受最大载荷时的磁信号,且检测时间的不同不影响检测结果.     

配筋混凝土轴向拉伸试验条件下的应力-应变关系研究

混凝土应力-应变关系是混凝土构件承载力、变形分析及裂缝研究的重要参数.本文设计制作了配筋混凝土试件开展配筋混凝土试件轴向拉伸试验,通过分离钢筋与混凝土分别承受的荷载,获得不同配筋率下的混凝土轴向拉伸应力-应变关系曲线,分段拟合得到对应的应力-应变曲线方程,并探讨了配筋率对混凝土轴向拉伸应力-应变关系曲线的影响规律.     

锈蚀钢筋与TRC约束混凝土黏结滑移本构关系

采用试验和理论分析相结合的方法,基于电化学锈蚀中心拉拔试验,研究在有无纤维编织网增强混凝土(TRC)约束下,对不同电化学锈蚀率变形钢筋与混凝土界面黏结性能的影响,并且对试件破坏形态以及黏结滑移曲线等进行了分析研究.研究结果表明:在无TRC约束的情况下,锈蚀钢筋与混凝土极限黏结应力随锈蚀率增加而降低,尤其是混凝土产生锈胀裂缝后极限黏结应力下降明显;TRC约束对锈蚀钢筋与混凝土的黏结性能尤其是锈蚀程度较大的试件有很好的改善作用;对于产生锈胀裂缝的试件,TRC约束具有良好的限制试件开裂以及提高极限黏结应力的作用,同时TRC约束对维持锈蚀钢筋与混凝土的黏结刚度也有明显效果;最后建立了TRC约束混凝土与锈蚀钢筋上升段的黏结滑移本构关系.     

金属磁记忆检测在高压注汽管道中的应用

高压注汽管道工作环境恶劣,易产生应力集中,最终导致爆裂失效,磁记忆检测技术是能够有效检测应力集中的无损检测方法。本文对高压注汽管道用15CrMo材料进行拉伸试验,并对不同阶段进行金属磁记忆检测,得到该材料在不同阶段的磁信号,分析磁记忆曲线并确定材料的磁记忆检测特征值。     

HRBF500钢筋与混凝土粘结滑移本构关系研究

在分析HRBF500细晶高强钢筋与混凝土粘结试件的拔出试验的基础上,通过粘结应力与粘结滑移的定量观测,建立HRBF500细晶高强钢筋与混凝土粘结滑移本构关系模型,并利用该模型探讨了HRBF500钢筋与混凝土τ-s曲线的变化规律,最后比较了不同基体间τ珋-s珋曲线的差异,为HRBF500钢筋与混凝土粘结试件的有限元分析提供依据.     

轴压PVC-FRP管混凝土中长柱试验研究

通过10根PVC-FRP管混凝土中长柱轴压性能试验研究,探讨PVC-FRP管混凝土中长柱受力性能以及PVC-FRP管对核心混凝土承载力的提高效果,分析长细比对试件承载力、变形以及破坏形态的影响.试验研究表明:PVC-FRP管混凝土中长柱的受力过程经历弹性阶段、裂缝开展阶段和强化阶段;试件破坏形态表现为中部多条FRP条带被拉断,PVC管被压碎;随着长细比的增加,试件的承载力、轴向极限应变和环向极限应变逐渐减少,轴向极限应变降低的幅度比承载力降低幅度要大.PVC-FRP管混凝土中长柱的应力-应变关系曲线可以分为两个阶段:第一阶段的应力-应变曲线为抛物线,与素混凝土柱基本相似;第二阶段的应力-应变曲线为强化段,不同长细比试件强化段的斜率基本相同,试件破坏前,其应力和应变一直处于增加状态.在试验研究基础上,提出PVC-FRP管混凝土中长柱承载力和轴向极限应变的计算公式,建立PVC-FRP管混凝土中长柱应力-应变关系模型.研究结果为PVC-FRP管混凝土柱的研究和应用提供了参考.     

拉压不同应力对磁记忆信号的影响及机理

通过对Q235钢退磁试件的拉伸、压缩试验,利用磁记忆在线监测系统实时跟踪记录了不同拉压应力作用下试件表面的磁信号变化特征.结果表明:拉伸载荷对合成磁场的影响是先减小后增加的,在接近材料屈服强度的0.3倍左右后趋于稳定不变;而压应力引起的合成磁场初期快速下降,之后处于上下波动变化.通过引入拉压应力所产生的不同应力退磁项,对J-A磁机械效应模型进行了改进,模拟结果与试验数据具有较好的的一致性,可用于拉压不同应力致磁机理的理论解释.     

拉应力对45冷轧钢磁性特征的影响

测量了45冷轧钢试件在不同拉应力作用下,端点表面剩余磁感应强度和矫顽力随拉伸残余应力的变化关系.试验发现,当拉应力小于试件的拉伸屈服点时,不同拉应力产生的残余应力对端点表面剩余磁感应强度和矫顽力的影响很小;当外拉应力接近或大于试件的屈服点时,端点表面剩余磁感应强度和矫顽力将急剧增加发生跃变.从试验上证明了,可以利用磁性特征在屈服点附近发生突变的性质对材料的应力集中和疲劳损伤状况进行探测,能够对负载是否已超出试件屈服点的状况进行有效判断,为磁性方法在无损检测技术中的应用研究提供了新的思路.     

45^#冷轧钢在拉应力作用下的磁性特征

测量了45#冷轧钢试件在不同拉应力作用下,端点表面剩余磁感应强度和矫顽力随拉伸残余应力的变化关系.试验发现,当拉应力小于试件的拉伸屈服点时,不同拉应力产生的残余应力对端点表面剩余磁感应强度和矫顽力的影响很小;当外拉应力接近或大于试件的屈服点时,端点表面剩余磁感应强度和矫顽力将急剧增加发生跃变.从试验上证明了,可以利用磁性特征在屈服点附近发生突变的性质对材料的应力集中和疲劳损伤状况进行探测,能够对负载是否已超出试件屈服点的状况进行有效判断,为磁性方法在无损检测技术中的应用研究提供了新思路.     

应力历史影响下混凝土应力的激光超声检测

为了探讨应力历史对激光超声技术检测混凝土应力状况的影响,应用声弹性技术原理,开展了基于激光超声的混凝土试件单轴循环加载试验,分析了应力历史对声弹性效应的影响。试验结果表明,多次循环荷载作用后瑞利波速度与应力在荷载循环阶段表现出稳定的正比例关系。由实测瑞利波相对波速与应力拟合得到的声弹性系数可用于计算混凝土试件绝对应力,计算误差受历史应力影响,声弹性公式的应用表现出一定的局限性。根据试件从无应力状态重新加载直至破坏状态这一阶段非绝对线性的波速—应力曲线,利用70%的极限应力定义了混凝土构件的安全系数并构建了安全系数与应力状态的模型,提出了一种基于激光超声的混凝土应力状况判别方法,对混凝土绝对应力的计算结果加以补充判断,为混凝土应力状况的检测与评价提供参考。     

中低碳钢静拉伸时磁记忆效应的实验研究

研究静拉伸情况下低碳X70管线钢和中碳45#钢的金属磁记忆效应.对X70钢试件进行了拉伸前后的金属磁记忆检测,总结了拉伸至塑性变形后试件表面磁场强度零值线的分布变化规律.在对45#钢所做的静拉伸实验中,发现磁记忆检测方法对于压磁效应具有一定的敏感性,为在弹性区域内检测应力的变化提供了可能性.