铁磁材料不同变形阶段自发漏磁信号特征研究

发布时间：2016-12-23 07:05

  本文关键词：油气管道的磁记忆检测技术应用及其对比性定量的初探，由笔耕文化传播整理发布。

《北京交通大学》 2011年

铁磁材料不同变形阶段自发漏磁信号特征研究

邓博  

【摘要】：铁磁材料是由大量磁畴结构组成的。由于磁机械效应,残余内应力或外加载荷会导致铁磁材料宏观磁性质发生改变。上述磁—机械耦合效应是各类磁无损检测的物理基础。传统磁无损检测技术往往适用于宏观缺陷的检测,但无法检测材料性能退化和早期损伤。 金属磁记忆是一种新型的被动式的磁无损检测技术。相比较传统磁无损检测技术,金属磁记忆具有众多优点。例如,这是一种被动式磁检测技术,获得的是被测试件自身的漏磁场信息；无需外加磁化源,利用的地球磁场作为激励源；此外,该技术可同时检测宏观缺陷和材料早期损伤。但是,作为一种新型无损检测技术,目前系统的实验数据和相应的理论模型均尚未建立,仅依据两个定性判据确定可能的危险区,而具体缺陷特征必须依据其他方法进一步确定。本文拟对铁磁材料缺陷处漏磁特征开展系统的实验和数值研究。主要内容如下： 实验方面,开展了Q235钢单向拉伸和压缩加载过程中的漏磁检测。结果发现,单向拉伸条件下利用漏磁信号幅值及其梯度变化能够有效确定不同变形阶段,但在整个压缩阶段漏磁信号变化不明显。此外,相比较漏磁幅值,其梯度是一个更为敏感的参数。实验同时证实可以利用漏磁信号有效区分材料塑性变形和断裂。 数值研究方面,本文利用ANSYS有限元电磁计算软件对缺陷处漏磁信号分布开展了系统的二维数值模拟,考虑了众多影响因素对漏磁分布的影响,其中包括考虑变形阶段(弹性、塑性、断裂),几何特征(缺陷宽度、深度、埋深)及测试条件(传感器提离值)等。 相关研究结果对金属磁记忆技术的发展及其工程应用具有重要意义。

【关键词】：
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：O482.5
【目录】：

致谢5-6

中文摘要6-7

ABSTRACT7-9

目录9-11

第1章 绪论11-22

1.1 引言11

1.2 研究背景及课题来源11-14

1.2.1 研究背景11-14

1.2.2 课题来源14

1.3 传统电磁无损检测技术14-16

1.4 金属磁记忆检测技术16-20

1.4.1 金属磁记忆检测原理16-17

1.4.2 金属磁记忆检测的特点17

1.4.3 金属磁记忆检测设备17-18

1.4.4 金属磁记忆法国内外研究现状18-20

1.4.5 金属磁记忆检测存在的问题20

1.5 本文研究内容20-22

第2章 磁机械效应的基本物理原理22-32

2.1 引言22

2.2 铁磁物质的磁化和磁滞22-23

2.3 磁晶各向异性和磁致伸缩23-26

2.4 磁畴结构26-29

2.5 磁机械效应29-30

2.6 铁磁构件的磁记忆效应30-31

2.7 本章小结31-32

第3章 铁磁材料漏磁信号的实验研究32-43

3.1 引言32

3.2 实验方案设计32

3.3 材料及实验设备32-35

3.3.1 实验材料32-34

3.3.2 实验设备34-35

3.4 实验步骤35

3.5 实验结果35-41

3.5.1 拉伸试样35-40

3.5.2 压缩试样40-41

3.6 本章小结41-43

第4章 不同变形阶段自发漏磁场的有限元数值模拟43-63

4.1 引言43

4.2 缺陷漏磁场的有限元分析基本理论43-45

4.3 缺陷处漏磁场有限元模型的建立45-48

4.4 缺陷处漏磁场有限元计算结果分析48-62

4.4.1 初始条件有限元模拟分析48-53

4.4.2 弹性变形试件漏磁场有限元分析53-54

4.4.3 塑性变形试件漏磁场有限元分析54-61

4.4.4 断裂试件漏磁场有限元分析61-62

4.5 本章小结62-63

第5章 结论与展望63-64

5.1 结论63

5.2 进一步工作的展望63-64

参考文献64-68

作者简历68-70

学位论文数据集70

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  本文关键词：油气管道的磁记忆检测技术应用及其对比性定量的初探，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：224387