微磁无损检测技术的实验研究

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工程结构中钢铁材料常出现灾难性事故,因此评估钢结构损伤、破坏状况,对零部件结构寿命进行预测,预防事故发生具有重要的意义。而传统无损检测只能检测出一定尺寸的宏观缺陷,微磁无损检测能对应力集中引发的损伤进行早期检测,提前预警防止事故发生。因微磁检测是一种被动式弱磁检测技术,影响因素多,目前在工程应用中只是作为确定缺陷可能存在位置的初步检测方法,无法提供定量化结果。  本文利用微磁检测技术测试了复杂应力状态下双轴试件,光滑、缺陷单轴试件应力下微磁信号变化特征,分析了尺寸效应、初始磁场、动态加载和检测速度对微磁检测的影响,主要内容和结论有以下几个方面:  选取典型的铁磁性材料Q235钢,设计制作双轴圆孔缺陷试件,模拟复杂载荷形式下的损伤过程,研究各级静拉伸载荷与磁信号法向分量波动值,梯度最大值之间的对应关系,并分析循环次数下磁信号法向分量的变化规律。分别与单轴试件在静拉伸和疲劳拉伸实验进行对比,得出不同于单轴的损伤判据。  开展了光滑、缺陷试件的压缩实验,研究试样在静压缩弹性阶段磁信号的变化。与拉伸载荷试件磁信号对比,发现拉伸载荷的磁信号幅值、梯度大于压缩载荷,即拉伸应力容易使试件磁化,并基于力磁耦合磁化机理阐述了原因。通过分析缺陷试件在疲劳拉伸、压缩载荷下磁信号法向平均值和累计损伤特征值,发现在拉伸和压缩载荷作用下表现出不同规律,这为微磁检测方法在区分拉、压应力上提供了一种可能性。  分析了对试件表面磁信号产生影响的几种因素:尺寸效应、初始磁场、动态加载和检测速度。不同试件厚度能直接导致磁信号大小的不同;初始磁场影响着磁信号的变化趋势;不同加载速度对磁信号影响程度不同;检测速度引起缺陷位置的漂移现象,检测速度越大,以此判定损伤位置的误差就越大。  本文针对铁磁性材料损伤进行微磁检测实验研究,为深入理解微磁检测机理提供了依据,对促进无损检测的发展和提高微磁检测的实用价值具有重要的意义。
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