铁磁性材料矫顽力测应力技术研究

发布时间：2017-05-12 16:22

  本文关键词：铁磁性材料矫顽力测应力技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：铁磁性材料具有极佳的机械特性,是工业各领域中使用最为广泛的材料之一,在制造和使用的过程中,铁磁性材料构件不可避免的会受到各种应力的作用,当应力集中达到一定程度时,构件会出现局部形变,甚至发展成宏观缺陷,导致构件扭曲、变薄甚至断裂。石油天然气管道通常铺设在地下、湖底,其工作环境极其复杂,同时管壁承受着巨大的压力,一旦管材出现裂纹,极易发生管道炸裂事故,导致石油天然气泄露,威胁人民群众的生命财产安全,造成大面积的环境污染,使国家蒙受巨大的经济损失。因此,对管道进行早期评估,实现对其应力集中区域的检测,尽早发现问题,及时排除隐患,对保证油气管道安全运营具有重要意义。本文从微观角度出发,深入研究了铁磁性材料的晶体结构、原子磁矩、磁畴结构、磁化机理、反磁化机理,磁滞回线和矫顽力等磁学特性,并讨论了材料残余应力的产生机理和应力对其磁学特性的影响。并且基于铁磁性材料磁滞回线检测机理,设计了磁滞回线检测系统,应用该系统可以测量材料的矫顽磁力,通过测量不同应力作用下的材料矫顽力,可以分析应力对矫顽力的影响。该系统采用U型探头作为传感器,该传感器可以应用在板材、管材的矫顽力检测中,使用激励线圈对磁路进行磁化,使用检测线圈检测磁路的磁化强度,并设计了信号发生电路、功率放大电路、运算电路和采样电路,在实验过程中该系统可以快速准确的测量磁路的磁滞回线和矫顽力。实验过程中,使用磁滞回线-矫顽力检测系统,对不同应力作用下的钢板和铁块进行检测,采集其磁滞回线的波形并计算矫顽力的值。实验结果表明：在拉应力的作用下铁磁性材料矫顽力的值变小,在受到压应力时,矫顽力的值变小。
【关键词】：铁磁性材料 应力检测 磁畴 磁化机理 磁滞回线 矫顽力
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM271
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-23
• 1.1 课题的来源及意义10-12
• 1.2 应力检测技术综述12-17
• 1.2.1 有损应力检测方法12-13
• 1.2.2 射线衍射法13-14
• 1.2.3 超声法14-15
• 1.2.4 磁测应力法15-17
• 1.3 基于矫顽力的应力检测方法17-21
• 1.4 论文的主要研究内容21
• 1.5 论文的章节安排21-22
• 1.6 本章小结22-23
• 第2章 铁磁性材料磁化的基础理论研究23-35
• 2.1 磁性物质分类23-25
• 2.2 铁磁性物质的磁特性25-33
• 2.2.1 原子磁矩25-27
• 2.2.2 铁磁性物质的唯象理论27-30
• 2.2.3 铁磁性物质的磁滞回线30-31
• 2.2.4 铁磁性物质磁化过程机理31-33
• 2.3 铁磁性物质的矫顽力33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 应力对铁磁性材料磁特性的影响35-48
• 3.1 铁磁性物质的力学特性35-40
• 3.1.1 晶体结合力35-37
• 3.1.2 应力与应变37-40
• 3.2 应力对铁磁性物质磁特性的影响40-47
• 3.2.1 应力对磁化强度取向的影响40-43
• 3.2.2 应力对磁畴结构的影响43-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第4章 铁磁性材料矫顽力检测系统48-68
• 4.1 矫顽力检测系统的组成48-49
• 4.2 传感器探头49-52
• 4.2.1 磁芯材质选择50-51
• 4.2.2 探头结构51-52
• 4.2.3 激励线圈和检测线圈52
• 4.3 矫顽力检测系统工作原理52-55
• 4.4 矫顽力检测系统电路设计55-67
• 4.4.1 信号发生电路55-60
• 4.4.2 功率放大电路60-63
• 4.4.3 检测电路63-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第5章 实验与结果分析68-92
• 5.1 实验平台68-79
• 5.1.1 传感器探头68-70
• 5.1.2 系统电路70-73
• 5.1.3 被测试件73-79
• 5.2 实验数据与结果分析79-91
• 5.2.1 激励信号频率不同时被测试件矫顽力变化79-83
• 5.2.2 应力作用下被测试件矫顽力的变化83-88
• 5.2.3 被测试件厚度不同时矫顽力的变化88-90
• 5.2.4 宏观缺陷对被测试件矫顽力的影响90-91
• 5.3 总结91-92
• 第6章 结论92-93
• 参考文献93-96
• 在学研究成果96-97
• 致谢97

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本文编号：360275