金属磁记忆技术无损评价应力的实验研究

发布时间：2020-11-07 10:55

　　应力是影响甚至决定工程结构服役安全可靠性的重要因素。金属磁记忆技术是基于压磁理论实现应力评价的无损技术之一,具有快速、安全、高效等优点,因而在工业领域得到广泛关注。而随着工程结构服役环境日益恶劣,对应力评价的要求亦逐渐提高,这也对金属磁记忆技术评价应力提出了新的要求。鉴于此,本文针对金属磁记忆技术对应力损伤评定量化困难的问题,结合静载拉伸试验,以光滑无缺陷试样与预制规则缺陷试样为研究对象,采集其金属磁记忆信号法向分量H_p(y),并结合小波包降噪处理技术,探索了金属磁记忆技术表征铁磁性材料应力的方法,进而初步探讨了金属磁记忆技术评价焊接残余应力的可行性,并得到如下结论:借助静载拉伸试验,研究了Q235、Q245R、Q345R、12Cr1MoV以及15CrMoR这几种铁磁性材料表面自发射H_p(y)漏磁场随应力的变化规律。结果表明:轴向应力诱发铁磁性构件自发磁化,且自发磁化强度随轴向应力的增大而增大。在弹性变形阶段内,法向分量H_p(y)信号的特征参量K(磁场强度梯度)和应力大小具有线性关系。对特征参量K-应力曲线进行分析,可实现材料弹塑性变形阶段的定性评价。不同材料的特征参量K略有不同,对本文所用实验材料而言,合金化较高的材料特征参量K较大。金属磁记忆信号能够表征铁磁性材料的表面裂纹,在预制裂纹类缺陷附近出现异变峰特征信号,通过对不同深度和不同宽度的预制裂纹试件在各级应力水平静载拉伸实验中的二维弱磁信号,确立了H_p(y)信号表征裂纹尺寸大小的特征参量,并采用福斯特模型建立金属磁记忆检测中有限深度窄缝漏磁场H_p(y)信号的计算公式。基于金属磁记忆技术,研究了不同材料焊件的焊缝区域在不同方向的磁记忆曲线变化规律,对焊缝不同区域的信号进行分析,利用H_p(y)信号的特征参量K和应力大小之间的线性关系计算出不同区域的应力分布状况。
【学位单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM271
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 金属磁记忆技术的理论基础
        1.2.2 金属磁记忆技术评价应力的理论研究
        1.2.3 金属磁记忆技术评价应力的实验研究
        1.2.4 金属磁记忆技术的工程应用
    1.3 课题主要研究内容
第2章试验材料、方法及设备
    2.1 试验材料
    2.2 试样的制备
        2.2.1 光滑静载拉伸试样的制备
        2.2.2 预制缺陷拉伸试样的制备
        2.2.3 焊接试样的制备
    2.3 试验仪器和设备
        2.3.1 静载拉伸试验设备
        2.3.2 金属磁记忆检测设备和装置
    2.4 试验方法
        2.4.1 光滑静载拉伸试样金属磁记忆信号的采集
        2.4.2 预制缺陷拉伸试样金属磁记忆信号的采集
        2.4.3 焊接试板金属磁记忆信号的采集
第3章光滑试样静载拉伸的金属磁记忆信号
    3.1 引言
    3.2 光滑试样静载拉伸的磁记忆信号采集
        3.2.1 耐热材料静载拉伸的磁记忆信号采集
        3.2.2 锅炉压力容器材料静载拉伸的磁记忆信号采集
    3.3 光滑试样静载拉伸的磁记忆信号分析
    3.4 本章小结
第4章预制缺陷试样静载拉伸的金属磁记忆信号
    4.1 引言
    4.2 窄缝表面磁场信号模型
        4.2.1 单窄缝表面磁场信号模型
        4.2.2 多窄缝表面磁场信号模型
    4.3 静载拉伸中磁记忆信号的研究
    4.4 本章小结
第5章焊接残余应力的金属磁记忆评价研究
    5.1 焊接接头磁记忆信号的研究
        5.1.1 焊接残余应力的产生及分布
        5.1.2 焊接接头磁记忆信号的采集
    5.2 焊接接头磁记忆信号的分析
        5.2.1 平行于焊缝的磁记忆信号分析
        5.2.2 垂直于焊缝的磁记忆信号分析
    5.3 本章小结
结论
参考文献
致谢

【参考文献】

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