磁记忆信号的量化描述

采用描述材料内部磁化强度的改进的J-A理论用于分析磁记忆现象,然而磁记忆信号反映材料的表面磁场,建立这两者之间的关系。首先,设计拉伸疲劳实验研究损伤区域的磁记忆信号分布及变化特征;然后,根据实验结果建立磁偶极子模型描述材料表面散射磁场;之后,通过改进的J-A理论建立散射磁场与材料内部磁化参量M0的关系,量化描述磁记忆信号。研究结果表明:条形损伤集中区域成为内部磁源,向外散射磁场;试件外某点的散射磁场由损伤集中区域的磁荷密度和尺寸、裂纹的磁荷密度、裂纹的尺寸和位置,以及该点所处的位置确定,并随磁荷密度及裂纹尺寸变化;损伤集中区域的磁荷密度与M0呈线性关系,裂纹的磁荷密度与M0呈线性关系、并与裂纹尺寸有关;磁偶极子模型描述的试件表面磁场的分布及分布变化特征符合实验测量结果,并可根据改进的J-A模型推得疲劳过程中磁记忆信号与应力、材料损伤情况、裂纹影响因子之间的量化关系式。     

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.     

基于金属磁记忆的钢结构焊缝疲劳试验

金属磁记忆检测技术已经在对接焊缝疲劳损伤检测方面有了诸多研究成果,但是目前的研究主要集中于对接焊缝的拉压疲劳,与实际结构中焊缝的弯拉疲劳过程之间存在差异.为此,本研究开展了含对接焊缝的工字钢梁疲劳试验,旨在真实地模拟实际工程中对接焊缝的疲劳开裂过程,揭示疲劳过程中磁信号的变化规律.试验结果表明:焊缝的初始焊接状态对于磁信号分布曲线的变化趋势有一定的影响,对于同一焊缝,当其初始磁信号曲线分布趋势相似时,其峰值及谷值随疲劳周次的变化趋势基本一致;研究发现,磁信号分布曲线的突变可以表征宏观疲劳裂纹出现,但是在疲劳稳定阶段,磁信号法向分量对于疲劳损伤的累计更加敏感;经过标准化处理后的矢量合成磁场平均值特征曲线可以表征焊缝疲劳的变化过程,捕捉到疲劳裂纹萌生的广义时间节点,从而对宏观疲劳裂纹的出现起到预警作用.     

运用声发射技术研究橡胶混凝土疲劳损伤过程

借助声发射技术对水泥混凝土及橡胶水泥混凝土的疲劳过程进行实时监测,通过声发射信号的强度和活度等相关参数分析疲劳损伤过程.实验结果表明:疲劳循环加载过程中,0.6,0.7,0.8应力水平下水泥混凝土中声发射信号的撞击总数随时间变化均呈现近似线性增长趋势,幅度随时间变化分布密集,声发射信号连续发生,表明水泥混凝土的疲劳损伤过程是一个持续的损伤累计增长的过程;橡胶混凝土声发射信号的撞击总数随时间变化曲线分为中间阶段曲线平缓、幅度随时间变化分布松散3个阶段,疲劳损伤全过程呈现典型的裂纹引发、稳定扩展和失稳扩展3个阶段.由于在疲劳循环加载过程中橡胶的能量耗散特性以及良好的吸声性能,橡胶混凝土中声发射信号发生的强度和活度普遍低于同应力水平下的普通水泥混凝土,损伤演化速度缓慢,损伤程度降低,因此具有优异的疲劳性能.     

疲劳剩余寿命分布的当量关系及可靠性计算方法

通过大量试验分析了两级载荷作用下疲劳寿命分布参数的变化规律,研究了非恒幅循环载荷下的疲劳强度可靠性问题的特点及计算方法,通过对疲劳过程中剩余寿命分布规律的分析和研究,针对程序载荷作用下疲劳过程的物理本质,提出了一个以载荷循环数一疲劳寿命干涉模型为基础,以“损伤等效原则”计算不同载荷水平之间的当量循环次数,并充分考虑不同载荷历史下剩余寿命分布参数的变化的疲劳可靠性计算方法。     

用正电子探测热疲劳模具钢中的缺陷变化

用正电子寿命方法研究３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ模具钢的热疲劳。通过对不同循环次数的热疲劳样品的正电子寿命谱和表面显微硬度的测量，发现表面显微硬度ＨＶ和平均正电子寿命τ随疲劳循环次数Ｎ的变化呈现出类周期振荡特征。讨论了正电子寿命变化所反映出的材料中的缺陷变化，进而初步分析了热疲劳的微观机制。     

磁致伸缩效应在疲劳寿命预测中的应用

根据磁致伸缩效应和受力变形中磁的各向异性特征,利用特殊研制的磁探测器和信号处理系统,研究材料疲劳过程中磁信号变化的特点,在一定程度时,观察的疲劳磁信号出现突变,该突变点与材料疲劳过程中一定的塑性变形量相对应。将此方法加以系统和标准化后,可对工程应用中的材料和构件的疲劳寿命进行动态预测。     

铝合金薄板在疲劳载荷下孔洞聚合试验中的材料损失

此文是航空铝合金薄板在疲劳载荷下2个相邻孔洞聚合的系列试验研究之一.研究发现:在某些情况下,2条初始的疲劳裂纹几乎同时产生在应力集中程度较高的2个相邻孔洞之间的区域,在2个孔洞内边缘各产生一条裂纹,同时在疲劳载荷下扩展,相互不连接,直至到达对方孔洞的边缘,也就是说孔洞的聚合是由2条裂纹导致的,而不是通常的由一条裂纹导致,最终孔洞的聚合导致大块材料的损失,而2个孔洞外边缘的疲劳裂纹在孔洞聚合导致材料损失后才继续扩展.这是一个新现象,超出了疲劳裂纹萌生的基本理论,也无法用经典的弹塑性分析理论来解释.     

基于金属磁记忆的高铁轮对早期故障检测研究

列车安全性检测是铁路机车车辆工程的重要研究课题。轮对是高速列车行走部的关键部件,传统检测模式只能发现宏观存在的缺陷,而不适用于运行过程中的早期缺陷的发现与状态跟踪。为了实现对早期故障的快速识别与轮对寿命预测,针对传统测试方法在早期检测与动态检测方面的不足,提出了全新的动态检测系统,以满足列车运行的安全要求,还对磁记忆信号与该材料所受载荷状态之间的关系进行了大量的试验研究。研究结果表明：在50~150 kN的载荷区间内,试件的磁记忆信号呈单调变化,变化趋势明显;对试件进行疲劳载荷后发现磁记忆信号的原始值及梯度、峭度等信号特征均有所变化,峭度变化较为明显,能够有效反应材料的疲劳状态。采用金属磁记忆技术进行轮对早期故障检测与动态检测,对于保证列车的运行安全具有重要的现实意义,可为无损检测领域的应用提供借鉴。     

缺口参数对应力集中系数和疲劳缺口系数的影响

选取带有Ⅴ型缺口的45钢圆形试样,通过循环载荷试验研究缺口参数对理论应力集中系数和疲劳缺口系数的影响和两个系数之间的关系.通过试验,得到理论应力集中系数、疲劳缺口系数随缺口参数的变化曲线,确定理论应力集中系数与疲劳缺口系数的数学关系式.结果表明,缺口根部圆角半径对两个系数的影响很大;在一定条件下,两个系数呈现很好的线性关系.     

16MnR钢中微裂纹的疲劳扩展

对含有不同微孔缺陷尺寸的16MnR试棒,在低周疲劳下研究了裂纹扩展的规律。试件初始缺陷尺寸对疲劳寿命的影响,可用垂直于载荷方向缺陷截面积的四次方根来表达。探讨了微裂纹扩展速率和描述低周疲劳的Manson-Coffin公式之间的相互关系。     

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...     

循环塑性与疲劳裂纹扩展门槛值

基于材料的循环塑性预测了疲劳裂纹扩展的门槛值.所提出的模型强调材料的循环塑性对疲劳裂纹扩展的影响.结合无位错区理论和内聚区理论计算循环载荷下裂纹吸附区的J积分值,并以J积分作为断裂参数建立裂纹扩展的标准.由此计算的疲劳裂纹扩展速率符合通常的模式,预测的门槛值与实验拟合较好.当前模型的主要特点是近门槛疲劳主要由材料的循环变形行为确定,进而由标准循环加载的实验确定,这对于工程实际有重要意义.     

热声环境下薄壁加筋结构的振动响应研究与疲劳寿命分析

针对航空薄壁结构在热声载荷作用下的大挠度非线性动态响应问题,开展了矩形薄壁结构在热环境下的声激振试验与仿真计算;并将试验值与计算值进行对比。结果表明模态频率具有一致性,应变响应结果数量级相同,验证了薄壁结构热声响应计算方法的有效性。基于耦合的有限云/边界元法计算了加筋壁板在不同热声载荷组合下的动力学响应。重点研究了结构的热模态频率随温度的变化规律,结合功率谱密度(power spectral density)分析了应力响应在屈曲前后随温度与声压级的变化规律。采用雨流循环矩阵(M_(RFM))与雨流损伤矩阵(M_(RFD))讨论了应力循环块的分布与结构的损伤程度。最后结合改进雨流计数法、Morrow平均应力模型和Miner线性累积损伤理论计算并分析了疲劳寿命随屈曲系数与声压级的变化特征。     

自安装井口平台外输海底管道疲劳拉伸磁记忆性能研究

为研究自安装井口平台外输海底管道在地磁激励下疲劳拉伸过程中X80钢表面磁场信号变化规律，使用MTS810 250疲劳拉伸试验机对X80钢的拉伸试样进行了不同载荷下的疲劳拉伸试验。实验过程中借助磁记忆传感器对拉伸试样表面的磁记忆信号变化进行监测，借助手持显微镜观察疲劳过程中试样疲劳破坏情况，借助扫描电镜对断裂后的断口进行分析。结果表明：磁记忆对拉伸疲劳损伤敏感，并归纳提出了以切向信号极值、切向梯度信号极值的连线斜率为特征值的X80钢拉伸疲劳损伤敏感的磁记忆检测参数体系，为磁记忆检测方法的现场应用奠定了基础。     

铜片在循环拉伸载荷下裂纹扩展的试验

为了对宏观多缺陷问题疲劳损伤演化过程的研究,利用一组含夹角为22.5°的两条穿透裂纹的铜片试件,在循环拉伸载荷作用下裂纹扩展的试验,发现一个新的现象:裂纹的扩展总是发生在左侧或右侧裂纹的外侧;这个现象超出了经典的疲劳裂纹萌生的基本理论,也无法用经典的应力集中理论来解释.     

应变疲劳可靠性分析的有限元法

将随机有限元与可靠性理论相结合来计算应变疲劳可靠性．随机有限元采用Taylor展式随机有限元法。可靠性理论采用改进的一次二阶矩法．针对复杂的交变载荷，采用运动强化模型反映塑性应变引起的各向异性和包辛格效应．应力应变曲线以骨架曲线形式表示，描述材料塑性性质和记忆特性，屈服应力增量可用来解决包括材料循环硬化或循环软化影响在内的塑性滞后现象．运用随机有限元计算出局部多轴应力应变的随机响应，推导出了局部应变偏导的迭代格式，从而可求出功能函数的偏导数，根据改进的一次二阶矩法计算可靠度系数．     

疲劳载荷下焊缝金属中微观力学性能的研究

运用透射电子显微镜对不同载荷、不同循环次数作用下焊缝金属中的位错及其组态的变化、共析组织的损伤过程进行了观察与分析,研究表明,疲劳载荷下焊缝金属中铁素体的疲劳损伤的特征是位错组态的变化;共析组织中的渗碳体发生碎化,导致疲劳裂纹的萌生.     

基于静气弹修正的亚音速大展弦比 飞机疲劳载荷计算研究

本文介绍了一种基于静气弹修正的亚音速大展弦比飞机飞行情况疲劳载荷计算方法,该方法以线弹性变形理论为基础,采用了改进的二元升力线理论计算了翼面的气动力,并在风洞试验数据的基础上计算了刚性飞机压力分布的刚性影响,同时借助于线叠加原理对飞机各部件载荷分布加以确定。通过飞机载荷谱飞行实测数据以验证载荷计算结果,证明本文所使用疲劳载荷计算方法有着相对的高精确度。     

基于ACO-LS-SVM的漏磁信号二维轮廓重构

漏磁检测技术被广泛应用于铁磁材料的无损评估中,由漏磁信号描述缺陷的几何特征一直是漏磁检测的难点.为此提出应用LS-SVM对缺陷轮廓进行重构的新方法,利用蚁群算法优化LS-SVM及核函数的参数,并采用剪枝算法改善LS-SVM的稀疏性.支持向量机输入采用漏磁信号Bx、By分量的特征融合信号,输出是缺陷轮廓数据,建立了由缺陷...