《金屬磁記憶檢測技術的定量化研究》是依託北京交通大學，由金明擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：金屬磁記憶檢測技術的定量化研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：金明
- 依託單位：北京交通大學
項目摘要,結題摘要,
金屬磁記憶檢測技術可以實現對工程中大量使用的鐵磁性材料和構件由於應力集中造成的早期損傷進行快速檢測，但目前只能給出定性結果。本項目將就該技術的物理形成機理及檢測結果的定量化分析開展實驗研究、理論分析和和數值計算，重點研究漏磁形成機理、漏磁場決定因素，以及基於漏磁場的結構早期損傷定量化表征方法。首先，利用金屬塑性變形理論和磁疇運動學理論，考慮由於應力集中造成材料局部塑性變形，進而導致磁疇結構的不可逆運動，最終形成漏磁場的微觀物理機理；其次，實驗系統研究影響漏磁場強度和分布的各種因素，具體包括：局部應力集中程度、位置埋深、作用範圍、分布梯度、檢測感測器提離值等，從而為該方法檢測結果的定量化確定提供依據；在此基礎上，分析漏磁場的波形特徵，確定金屬磁記憶檢測技術定量化的參數表征方法，進而利用典型波形進行缺陷反演。該項目的執行對開展材料與結構早期損傷檢測和促進新的實驗技術的發展具有重要意義。
用檢測金屬磁記憶信號的辦法，來探測鐵磁材料的機械損傷和缺陷，是一種新的無損檢測方法。但這類方法還存在許多問題，需進一步研究。如磁記憶信號和構件彈性、塑性變形的關係，磁記憶信號和構件幾何缺陷，如裂紋、空穴、壓痕等的關係。對上述問題，課題組從實驗、理論、數值模擬三方面開展了研究，取得以下成果。 1、提出了一個磁－彈－塑性物理模型，該模型能夠解釋正磁致伸縮材料中，彈性拉應力加速材料磁化，壓應力降低材料磁化，塑性變形阻礙材料磁化的現象。2、一系列試驗結果表明，在彈性載入階段，對於拉伸應力狀態，沿載入方向法向漏磁基本呈線性變化，其斜率隨載荷的增大而變化；但對於壓縮應力狀態，沿載入方向法向漏磁沒有明顯變化；在塑性變形階段，在應力集中部位漏磁出現非線性變化，法向磁場強度存在一個極大值，切向磁場強度穿過零點，改變符號。出現巨觀裂紋後，磁場強度幅值增加一個量級。法向磁場強度穿過零點，改變符號。在裂紋區附近法向磁場強度出現峰－峰值變化。能檢測結構內部幾毫米處的埋深型缺陷。在幾種典型表面壓痕附近，漏磁出現非線性變化，法向磁場強度存在一個極大值。有以下幾個干擾磁記憶信號的因素。試件固有磁場的影響、檢測儀探頭距試件表面的距離、實驗室的環境磁場影響，例如隨著檢測儀探頭提離值的增加，漏磁場信號幅值會急劇下降。3、數值模擬結果和以上試驗現象一致。4、設計了一種檢測儀器，可以實現線上監測鐵磁材料的早期損傷，如幾何缺陷、壓痕等。
