金属磁记忆检测方法在钢结构静载与疲劳试验中的应用研究

结构裂纹无损检测是钢结构性能评价的基础。介绍了一种基于金属磁记忆的无损检测方法。为验证该方法对于钢结构性能检测和评价的适用性,首先开展了全母材和带焊缝的钢材标准试件的静力拉伸试验研究,获取了矫顽力随荷载和应变的变化规律。然后,通过开展钢桥面板疲劳试验,对矫顽力与裂纹萌生扩展之间的相关性进行了研究。相关成果可为该方法推广应用提供参考。研究表明:内力水平越高,矫顽力值越高;相比于弹性应变,矫顽力值对塑性应变更为敏感。当宏观疲劳裂纹出现时,矫顽力值出现10%的下降,而在出现前矫顽力值仅发生2.5%左右的波动,因此该方法对宏观裂纹的检测较为适用,而对于微观裂纹的检测效果较差。     

焊缝磁记忆检测

通过对发供电具体设备部件焊缝的检测,以及对检测所采集的信息进行了详细的分析,使得磁记忆检测在具体的实际应用中具有很强的可操作性,为该技术在其他领域的应用提供了很好的参考。该方法的推广运用,能够对铁磁性金属构件的安全运行提供有力的保障,提高无损检测的工作效率和经济性。     

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。     

疲劳载荷下金属材料的磁记忆信号特征

设计拉伸疲劳试验,研究了疲劳载荷下磁信号暂时到达的稳定状态的特点以及疲劳过程中磁信号的分布、变化情况,并结合改进的J-A理论进行分析和讨论.结果显示:磁信号暂时到达的稳定状态在一个循环周期内沿环线变化,并且环线随循环载荷类型不同而变化,说明用改进的J-A理论描述磁记忆现象合理;疲劳过程中磁信号分三个阶段变化,这个特征由改进的J-A模型中描述磁畴壁运动所受阻碍的参数(ξ″)随疲劳损伤发展的变化规律解释;磁信号在缺陷附近呈"⌒"形的分布,这个特征由缺陷附近ξ″的分布规律解释.     

起重机钢结构疲劳试验及疲劳设计研究

文章探讨了起重机钢结构疲劳试验及疲劳设计的方法和内容,提出了新的观点。     

钻杆螺纹部位疲劳损伤的磁记忆检测试验研究

钻杆在使用过程中由于工况恶劣,受力情况复杂,其螺纹部位极易发生疲劳失效,造成重大损失。笔者利用磁记忆检测的基本原理,对不同使用工况的钻杆螺纹部位的疲劳损伤情况进行了现场检测试验,验证了磁记忆检测技术在检测钻杆螺纹疲劳损伤状况方面的可用性,证实了螺纹容易发生疲劳损伤的部位位于密封面端起前三扣位置,同时证实随着使用时间的延长,钻杆螺纹部位疲劳损伤越严重,并且在对大量检测数据进行分析的基础上建立了钻杆螺纹分级推荐标准。     

基于金属磁记忆技术的构件缺陷检测系统设计

金属磁记忆检测技术可以快速检测金属构件应力集中区,进行缺陷的早期诊断.为实现构件的缺陷检测,以HMC1022磁阻传感器来获取金属构件表面磁记忆信号,以PIC16F877A为核心,由磁阻传感器、滤波放大电路、单片机、显示器、按键等设计了金属构件缺陷检测系统的硬件电路,并编写了相应的软件.经工件的检测实验,证明了设计的检测系统结果准确可靠.     

焊接结构的金属磁记忆检测

应用金属磁记忆检测方法,对焊接构件的法向和切向残余磁场强度进行了检测和分析.结果表明,法向残余磁场强度过零点处切向残余磁场强度最大,该方法可以检测焊接结构的残余应力分布.并通过对硬度的测定及其与抗拉强度的换算,得到硬度、抗拉强度与法向残余磁场强度的关系,即硬度高的地方,抗拉强度大,残余磁场强度梯度也大.研究认为可以通过对铁磁构件法向残余磁场强度的检测,得出硬度和抗拉强度的分布情况.     

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．     

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。     

低碳钢扭转过程弱磁信号变化及金属磁记忆效应

研究地磁场存在条件下扭转过程中低碳A3钢的弱磁信号变化和金属磁记忆效应.在扭转实验机上对A3钢弱磁信号变化和转矩变化之间的关系进行了实验研究,通过记录试件表面磁场强度垂直分量和所施加的转矩值,绘制出二者之间的关系曲线,分析了弹塑性阶段弱磁信号变化特点.磁信号在弹塑性区域发生变化的主要原因是磁畴在应力作用下的定向分布和位错对磁畴转向的阻碍作用.根据实验结果提出了通过设立弱磁信号的梯度阈值进行构件应力状态及微损伤判别的新方法.     

基于磁记忆法的焊接缺陷检测技术研究

研究焊缝缺陷处的磁记忆信号变化规律. 建立了地磁场下焊缝的磁偶极子模型,并模拟了其在有、无缺陷时的变化曲线,根据模型曲线的变化情况总结出了焊缝处存在缺陷时磁场强度的变化规律. 通过检测自制焊接试件的磁记忆信号与模型进行对比. 缺陷处的检测曲线与模型模拟的曲线具有很好的一致性. 建立的磁偶极子模型能够反映实际焊缝处的磁记忆信号情况,可以对焊缝处缺陷进行评价.     

Feasibility Research on Fatigue Damage Evaluation Based on Magnetic Memory Method

To confirm whether Magnetic Memory Method can be used to evaluate the fatigue damage of ferromagnetic part or not, this paper stated the principle of magnetic memory method. Also, the relationship between testing parameter of magnetic memory method and fatigue damage was analyzed based on the experiment. The results show that magnetic memory method can be used to evaluate the fatigue damage represented by stress concentration. However, the relationship between the parameter of magnetic memory method and fatigue damage still needs to be studied.     

基于Fe-safe的K形对接焊缝疲劳分析

基于等效结构应力法和BS7608焊缝疲劳分析方法,分析了不同坡角的K形对接焊缝的疲劳性能.分别采用ANSYS和Fe-safe对其进行静力分析和疲劳分析,得到K形对接焊缝本身的疲劳寿命和焊趾处的疲劳寿命.计算结果表明,焊趾处存在明显名义应力集中且随着坡口角度的增大而增大;焊趾处疲劳强度最低,焊趾的疲劳强度随坡角的增大而降低;焊缝自身的疲劳强度随着坡角的增大而有所提高.增大焊缝坡口角度有利于焊缝自身的抗疲劳性能,却不利于焊趾,这对钢结构加工过程中焊缝坡角的选择具有参考意义.     

钛合金焊缝金属表面疲劳短裂纹的分形研究

采用覆型技术,对TC2钛合金焊缝金属表面疲劳短裂纹群体演化行为进行了实验研究,并应用分形理论对实验观测结果进行了分析·结果表明,钛合金焊缝金属表面群体疲劳短裂纹演化行为具有分形特征;随着疲劳进程中循环次数的不断增加,分形维数也随之增大,对应着材料的损伤在不断加剧;分形维数可以作为一个损伤变量,更好地描述材料的疲劳损伤及演化·