《金屬磁記憶檢測分析殘餘應力定量化研究》是依託北京科技大學，由丁紅勝擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬磁記憶檢測分析殘餘應力定量化研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：丁紅勝
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
金屬磁記憶檢測是利用金屬磁記憶效應來檢測部件應力集中部位的快速無損檢測方法，它能夠對鐵磁性金屬構件內部的應力集中區，即微觀缺陷和早期失效、損傷等進行診斷，防止突發性的疲勞損傷，是無損檢測領域的一種新的檢測手段。目前金屬磁記憶檢測備受業界重視，在某種程度上也得到較好的套用，但是該方法至今還未建立令人滿意的鐵磁構件內部殘餘應力與表面漏磁場之間的對應關係，還不能定量分析漏磁信號與應力集中和變形集中區的關係。本項目將著重研究這兩方面的問題，在實驗上藉助超導量子干涉儀、超音波檢測儀、應力分析儀對比分析磁記憶信號，研究相關缺陷的識別和精確評估，特別是殘餘應力集中的定量分析，以期獲得漏磁信號與應力集中或變形集中區的關係。理論模型方面從電磁學、鐵磁學基本物理原理出發，結合仿真計算來定量研究缺陷形狀、應力大小等因素對磁記憶信號的影響，為磁記憶方法與被檢測對象損傷情況的對應性與對比性定量分析研究提供理論依據。
結題摘要
本項目基於力磁效應，比較系統地研究了金屬磁記憶檢測套用中的相關基礎問題，研究結果為該方法的定量化分析提供了一定的理論和實驗依據。 1、機理研究：基於Sablik-Jiles-Atherton模型和材料的自發磁化規律，通過理論推導，建立圓孔類缺陷模型，得出缺陷位置漏磁信號切向最大，法向過零的特點，並推導出漏磁場與應力的定性關係，結合板件的彈塑性分析，得到在缺陷處漏磁場變化比較劇烈，可通過檢測漏磁信號梯度結合過零點來判定試件的潛在缺陷位置。 2、模擬研究：利用ANSYS軟體進行力磁耦合分析，分析不同厚度、不同孔徑大小的試件在不同拉應力狀態下其表面漏磁場分布情況。分析表明，缺陷周圍的漏磁場值隨應力的增加而增加；缺陷大小影響漏磁信號峰值，孔徑越大，漏磁信號越強；厚度對漏磁信號基本沒有影響，在缺陷附近，法向漏磁信號出現過零現象，切向信號出現最大值。 3、實驗研究：a. 利用不同類型的鋼試樣進行靜拉伸試驗，研究孔徑大小、試樣厚度以及載入載荷等因素對磁記憶信號的影響；對帶圓孔缺陷類型試件的試驗數據進行特徵量的提取和分析，實驗表明以試件磁場強度梯度最大最小值比值來評價鐵磁構件早期損傷部位的危險程度更為準確。b. 對拉伸試件進行磁疇檢測，通過觀察磁疇在拉伸過程中的變化情況，發現同一載荷下，應力集中區磁疇分布較非應力集中區更密集；同一測量點處隨著載荷增加，磁疇分布逐漸密集，180°疇壁逐漸變為 90°疇壁，磁疇寬度變小，數量增多。 4、測試系統研究：採用虛擬儀器開發平台LabView構建了以計算機為核心的三維漏磁檢測系統，利用步進電機控制智慧型數字磁場計HMR2300，實現了對磁場信號的實時採集、圖形顯示和自動保存。 5、提出新的應力集中分析方法：利用漏磁檢測系統進行了含中心圓孔缺陷Q235鋼試件經不同程度拉伸並卸載後表面漏磁場的測量。對測量後的法向、切向磁記憶信號進行一階微分，得到微分信號的波峰-波谷間的差值DH及波峰-波谷間的距離DL；同時，通過傅立葉變換研究切向信號的二維譜熵分布規律，並結合支持向量機模型，實現幅值譜熵和重心頻率確定點的位置分類。結果表明：隨著拉伸載荷的增大，峰-谷差值DH隨之增加，而峰-谷間距DL卻沒有明顯變化；利用磁記憶信號的二維譜熵分布可以診斷出材料內部應力集中狀態。
