基于金属磁记忆的钻具无损评价技术

石油钻具在钻井作业中,要承受拉、扭、压弯等多种应力作用,同时受到泥浆的冲刷和腐蚀,服役条件十分苛刻。为了提高生产安全效率,对钻具的损伤情况和预期寿命有必要做认真检测。基于金属磁记忆检测技术,提出一种适合钻井现场使用的钻具适用性评价方法,用以评价在役钻具的使用状况,检测出不能继续使用的钻具,从而有效避免井下钻具事故的发生...     

不同材料在不同应力状态下的磁记忆信号特征

磁记忆是力磁效应的一种表现,目前关于力磁效应的基本规律及机理研究还没有统一的定论。为了进一步对磁记忆效应的机理及不同材料不同应力状态下磁记忆信号特征进行试验性的研究,对不同铁磁材料(Q235,20号钢,45号钢)圆棒试件进行静载拉伸试验,分别测量某固定点处在线加载和在线卸载2种不同应力状态下的磁记忆信号。试验结果表明:3种不同材料在线加载时磁记忆信号各表现出了不同的力磁效应;在线卸载时测得的磁记忆信号更能有利地分析构件的应力阶段;弹性阶段时磁荷梯度GF变化幅度不大,接近屈服阶段时,磁荷梯度变化幅度变大,可以利用磁荷梯度对低碳钢材料应力定量评价。试验结果为磁记忆效应机理研究提供了一定的依据,也为金属磁记忆检测的定量检测提供了潜在可能性。     

金属磁记忆检测技术研究新进展与关键问题

金属磁记忆检测技术是一种适用于铁磁材料的新兴的无损检测技术,主要优势在于无需外加激励磁场源,即在天然地磁场的激励作用下,通过测量材料表面的漏磁信号,就能够对铁磁构件的早期损伤进行检测,避免结构或构件发生突然的脆性破坏。针对近10余年金属磁记忆检测技术的研究现状,概述了该技术的理论基础,总结了该技术理论研究、试验研究以及工程应用新进展,探讨了磁记忆检测技术的损伤评判准则,分析了影响磁记忆检测信号的因素,基于此,提出了磁记忆检测技术目前存在的问题和未来的研究发展方向。      

拉压不同应力对磁记忆信号的影响及机理

通过对Q235钢退磁试件的拉伸、压缩试验,利用磁记忆在线监测系统实时跟踪记录了不同拉压应力作用下试件表面的磁信号变化特征. 结果表明:拉伸载荷对合成磁场的影响是先减小后增加的,在接近材料屈服强度的0.3倍左右后趋于稳定不变;而压应力引起的合成磁场初期快速下降,之后处于上下波动变化. 通过引入拉压应力所产生的不同应力退磁项,对J-A磁机械效应模型进行了改进,模拟结果与试验数据具有较好的的一致性,可用于拉压不同应力致磁机理的理论解释.     

基于EEMD和关联维数的矿山微震信号特征提取和分类

针对岩体工程中岩体破裂信号与爆破振动信号难以自动区分的问题,提出了一种基于集合经验模态分解(EEMD)关联维数与机器学习相结合的微震信号特征提取和分类方法。利用EEMD将微震信号分解为本征模态函数(IMF)分量,并从得到的IMF分量中筛选出主分量IMF1～IMF4,再通过相空间重构计算出各个主分量的关联维数,最后将所得到的关联维数作为特征向量,使用SVM方法进行微震信号自动识别,并与其他机器学习方法进行对比分析。试验结果表明:该方法对微震信号的自动识别具有较高的准确率,且基于高斯核函数的SVM的识别效果明显优于逻辑回归(LR)和K-近邻算法(KNN)判别法的识别结果,其准确率达到93.7%。     

基于磁记忆检测的桥钢箱梁翼缘损伤状态力磁关系

金属磁记忆检测技术由于其能够快速便捷的对铁磁性构件的损伤进行识别,且被认为具有识别隐性损伤的能力,而被广泛研究。为推进金属磁记忆检测技术在桥钢箱梁损伤检测方面的应用,对桥钢箱梁进行了静力受弯试验,提取其变形最严重的上翼缘磁信号分布,建立了损伤区域力与磁信号和磁信号梯度的关系曲线,并提出用磁场梯度指数来表征钢梁的受力和损伤状态。结果表明:上翼缘磁信号曲线与应力变化形态正好相反,磁信号曲线在进入塑性后发生反转变为负值,且随应力变化的速度增快,可以判断构件进入塑性状态,即将发生损伤;磁场梯度曲线在损伤最严重的区域出现最大值,且随着荷载的增大,磁梯度最大值点不断向钢梁中间移动,由此可以进行破坏状态的预警;磁场梯度与应力关系曲线可将构件整个受力过程明显的区分为初始、屈服、塑性、损伤4个状态;可以用磁场梯度指数来进行构件受力状态与损伤状态的表征。该研究可为金属磁记忆检测技术在桥钢箱梁损伤状态的定量评估和预警方面的应用提供依据和参考。      

疲劳载荷下金属材料的磁记忆信号特征

设计拉伸疲劳试验,研究了疲劳载荷下磁信号暂时到达的稳定状态的特点以及疲劳过程中磁信号的分布、变化情况,并结合改进的J-A理论进行分析和讨论.结果显示:磁信号暂时到达的稳定状态在一个循环周期内沿环线变化,并且环线随循环载荷类型不同而变化,说明用改进的J-A理论描述磁记忆现象合理;疲劳过程中磁信号分三个阶段变化,这个特征由改进的J-A模型中描述磁畴壁运动所受阻碍的参数(ξ″)随疲劳损伤发展的变化规律解释;磁信号在缺陷附近呈\     

岩石应力波分形分析方法的研究

针对岩石应力波分形分析方法理论探索的实际,基于岩石应力波传播试验数据,研究无轴向静应力下的岩石应力波波形分形分析方法.根据岩石应力波数据的特点,采用盒维数和关联维数对不同测点下的岩石应力波进行研究,探讨应力波分形维数的计算方法和意义.研究表明,可以根据盒计数理念和G-P算法计算出岩石应力波波形的分形维数,其中不同测点下...     

三次Koch曲线岛的构造方式与维数

研究了三次Ｋｏｃｈ曲线岛的尺寸效应、初始图形同维数和统计的关系，分析了对应不同相似映射的岛组及其含蜈对统计维数的影响．研究了一种随机Ｋｏｃｈ曲线岛组、２０６种修改的Ｋｏｃｈ曲线岛组及一种特殊的修改Ｋｏｃｈ曲线岛组的统计维及其相互关系。     

断裂韧性与断裂表面分形维数的相关性研究

建立了材料断裂韧性与断裂表面分形维数的相关关系模型。结果表明，断裂韧性是分形维数、材料屈服强度、微结构尺寸及夹杂物体积分数等多参数的函数，并非只取决于分形维数。     

节理岩体分形维数与抗压强度的关系探讨

应用有限元数值模拟和多重分形理论研究探讨了节理岩体(白云岩)的抗压强度与分形维数之间的关系.研究表明,节理岩体的分形维数与抗压强度具有负线性关系,分维数越大,则岩体的抗压强度越低.     

用扩张变换法测量金属断裂表面的分形维数

采用数学形态学中扩张变换的方法,对金属断口剖面迹线的分形维数进行了测量,并将结果与截岛法进行了比较。     

分形图像分析与分形维数计算程序的设计

研究了分形图像的分析过程,提出合理的分形图像提取流程.利用VisualC++完成了基于Windows平台的分形维数计算程序(Fractal Dimension Calculation Program:FDCP)的设计,并以直线、康托尔三分点集、科赫曲线等分形图形对其进行了标定.     

钢中夹杂物的分形维数及其与形貌特征的关系

 利用Matlab图像处理功能计算了钢中夹杂物SEM图像的边缘、二维和三维分形维数,并讨论了边缘分形维数与夹杂物颗粒微观凝聚机制和三维分形维数与其融入顶渣中动力学之间的关系。结果表明：边缘分形维数可定量地表征夹杂物边界轮廓线的曲折复杂程度;对非润湿夹杂物颗粒来说,其边缘分形维数越大,表明气泡易于在其表面生成,从而更加有力于夹杂物的碰撞凝聚长大;夹杂物颗粒的三维分形维数越小,更有利于夹杂物融入渣中而被去除;分形维数是一个影响不规则夹杂物颗粒碰撞、凝聚和去除的重要参数。     

低维纳米材料的制备方法与金属纳米材料

纳米材料的纳米晶粒和高浓度晶界特征以及由此而产生的小尺寸量子效应和晶界效应，使其具有特殊的力、电、磁、声、光等性能。晶粒尺度在1～100nm范围内的金属纳米材料具有强度、硬度高，韧性好、损耗低，比热高，磁化率高、矫顽力高等特性，是具有广阔应用前景的新型材料。综述了目前国内外低维纳米材料的制备方法、表征技术和研究成果，并对这些方法和成果进行了比较研究，着重介绍用这些方法所制备的金属纳米材料及其在科学领域中的应用。     

宏观残余应力与金属构件疲劳强度的关系

金属结构件的脆性断裂、疲劳断裂、蠕变断裂、腐蚀断裂及在恒定载荷下的持久性断裂等等 ,主要原因是因为载荷引起的有害的残余拉应力所造成的。就如何解决这个问题 ,进行了分析、探讨、并给出解决这些问题的一些方法     

基于IPSO-GRU深度学习算法的海底管道缺陷尺寸磁记忆定量反演模型

针对海底管道缺陷磁记忆定量反演的难题,提出一种基于改进粒子群优化的门控循环神经网络模型,即IPSO-GRU模型。以两端焊有盲板的X52管道作为实验材料,其上预制有不同直径、深度的缺陷,采用TSC-5M-32磁记忆检测仪,外接11-6W非接触探头,进行水下磁记忆检测试验,提取不同缺陷尺寸的磁记忆信号特征值。考虑到磁记忆信号特征值随缺陷尺寸呈复杂的非线性变化,引入门控循环神经网络,利用其双门结构能够记忆缺陷处的信号特征,非线性回归拟合能力强的特点,构建海底管道缺陷定量反演模型,进一步考虑到模型超参数选择的随机性,采用改进粒子群算法进行超参数寻优。验证结果表明:该模型对缺陷深度反演平均精度达96%;对缺陷直径反演平均精度达93%,为海底管道缺陷的磁记忆定量化识别与反演提供了新的思路和方法。      

金属热处理残余应力与开裂失效关系的探讨

金属材料是我们日常生活中最易接触到的材料,通过热处理工艺并可以提高金属材料工件自身的产品质量和使用寿命。本文中主要论述了工厂在对金属材料工件进行热处理加工过程中,金属材料由于受到热效应作用而产生的残余应力对金属材料造成的开裂失效影响。文中通过介绍金属材料工件在热处理加工中出现开裂的具体原因,进而提出了改善金属材料在热处理加工工艺中开裂失效和裂纹愈合的具体途径,希望借此提高金属材料热处理工艺。