基于金屬磁記憶法的鐵磁材料早期損傷檢測(cè)與評(píng)價(jià)的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、彈性應(yīng)力集中、微觀塑性變形等引起的早期物理性損傷會(huì)降低工程材料和結(jié)構(gòu)的承載能力，甚至最終導(dǎo)致災(zāi)難性突發(fā)事故的發(fā)生，因此對(duì)其實(shí)現(xiàn)有效監(jiān)測(cè)是確保工業(yè)運(yùn)行安全的關(guān)鍵。傳統(tǒng)漏磁檢測(cè)雖然在工程中已得到廣泛應(yīng)用，但這類(lèi)強(qiáng)磁檢測(cè)技術(shù)不適用于對(duì)材料早期損傷的檢測(cè)。近十幾年來(lái)發(fā)展起來(lái)的金屬磁記憶檢測(cè)法是一種被動(dòng)式弱磁檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)檢測(cè)被測(cè)對(duì)象由于局部應(yīng)力集中或損傷形成的表面自發(fā)漏磁場(chǎng)確定損傷位置及損傷程度。理論上說(shuō)該方法可能是目前最有希望可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵磁材

2、料及結(jié)構(gòu)進(jìn)行早期診斷的無(wú)損檢測(cè)方法。但是由于該方法發(fā)展時(shí)間較短，影響因素眾多，目前在工程應(yīng)用中只作為確定缺陷可能存在位置的一種初步檢測(cè)手段，無(wú)法提供定量化結(jié)果。本文利用金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)測(cè)試了含孔鐵磁材料試樣單向拉伸、非鐵磁—鐵磁和鐵磁—鐵磁接觸下漏磁信號(hào)的變化特征，并在分析漏磁信號(hào)變化力磁機(jī)制的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的損傷判據(jù)，根據(jù)漏磁信號(hào)的梯度曲線獲得了損傷評(píng)價(jià)參數(shù);最后進(jìn)行了數(shù)值模擬，并利用實(shí)驗(yàn)提出的損傷判據(jù)和評(píng)價(jià)參數(shù)，對(duì)損傷區(qū)的反演

3、進(jìn)行了初探。主要研究?jī)?nèi)容包括：
　?、裴槍?duì)含孔45號(hào)鋼試樣進(jìn)行了單向拉伸實(shí)驗(yàn)，提出了塑性損傷判據(jù):在應(yīng)力集中部位，法向漏磁信號(hào)發(fā)生較明顯的波動(dòng)變化，漏磁梯度出現(xiàn)極值，切向漏磁信號(hào)出現(xiàn)一個(gè)較為明顯的極值，漏磁梯度出現(xiàn)峰—峰值變化并在應(yīng)力集中的中心位置過(guò)零點(diǎn)。
　　⑵開(kāi)展非鐵磁（銅質(zhì)）圓壓頭與45號(hào)鋼試樣間的接觸實(shí)驗(yàn)，提出了接觸應(yīng)力集中的損傷判據(jù):沿垂直于加載方向，法向漏磁信號(hào)的梯度值出現(xiàn)極值，同時(shí)切向漏磁信號(hào)的梯度值出現(xiàn)峰—峰

4、值變化并在應(yīng)力集中的中心位置過(guò)零點(diǎn)。同時(shí)開(kāi)展了鐵磁圓壓頭與45號(hào)鋼試樣間的接觸實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其漏磁信號(hào)變化特征與銅質(zhì)圓壓頭實(shí)驗(yàn)完全不同，相應(yīng)的損傷判據(jù)為:法向漏磁信號(hào)出現(xiàn)一個(gè)極值，漏磁梯度出現(xiàn)峰—峰值變化并在接觸區(qū)中心位置過(guò)零點(diǎn);切向漏磁信號(hào)出現(xiàn)峰—峰值變化并且過(guò)零點(diǎn)，漏磁梯度出現(xiàn)極值。
　?、情_(kāi)展了非鐵磁（銅質(zhì)）和鐵磁平壓頭與45號(hào)鋼試樣的接觸實(shí)驗(yàn)。其中銅質(zhì)和退磁處理的鐵磁平壓頭接觸實(shí)驗(yàn)中漏磁信號(hào)的變化曲線均可看作由相同工況下圓壓頭

5、的結(jié)果疊加而成，因此可參照?qǐng)A壓頭的情況建立損傷判據(jù)。未退磁處理的鐵磁平壓頭接觸的漏磁信號(hào)特征則有很大的不同，相應(yīng)的損傷判據(jù)為;法向漏磁信號(hào)的曲線斜率出現(xiàn)明顯的變化，漏磁的梯度出現(xiàn)兩個(gè)反向的峰—峰值變化并出現(xiàn)兩個(gè)過(guò)零點(diǎn);切向漏磁信號(hào)出現(xiàn)兩個(gè)明顯的峰值，漏磁的梯度出現(xiàn)一個(gè)波峰和一個(gè)波谷。
　　⑷由漏磁信號(hào)及其梯度曲線均可獲得一些特征參量用以評(píng)價(jià)損傷的情況（包括損傷程度和范圍等）。但梯度曲線能夠清除外部磁場(chǎng)的影響，且能突出反映損傷局部化