低合金钢拉伸过程中的表面磁信号分析

测量了Q345R板状试件拉伸并卸载后的表面磁场强度,研究了其磁记忆信号随拉伸应力σ的变化规律.结果表明,磁场强度(绝对值)先随外力的增大而减小,当外力大于160MPa时,磁场强度与初始磁场强度方向相反;加载至接近屈服极限时,磁场强度达到最大值,并随外力的继续增大而稍有降低.初始磁信号对拉伸试件表面磁信号的变化有很大的影...     

基于金属磁记忆技术的车桥桥壳损伤检测

为探索金属磁记忆现象的物理本质,深入研究车桥桥壳损伤的磁记忆无损检测方法,首先对标准试件进行测试,然后对某系列新桥壳进行疲劳试验,得出桥壳危险区域不同位置、不同加载次数下磁记忆信号法向分量及其梯度值K的变化,并用X射线检测残余应力与磁记忆检测结果进行对比;再以疲劳试验为基础,针对退役驱动桥壳进行变形量测定及对其危险区域进行磁记忆检测,确定桥壳变形量与磁记忆信号间的关系。研究表明:施加载荷前桥壳表面的初始磁状态不同,施加载荷后磁记忆信号呈现规律性的变化;随着循环次数的增加,梯度K值峰值增大;利用磁记忆检测与X射线复合检测的方法能较好的判断出构件缺陷;桥壳的变形量和磁记忆信号梯度K值以及加载的循环次数之间有良好的对应关系,可以为驱动桥壳再制造检测提供依据。     

金属磁记忆检测中测量方向和提离值的选取

为了定量研究测量方法对磁记忆检测结果的影响,制取了含圆孔缺陷的试样,通过实验定量研究了试样放置方位和传感器提离值对磁记忆检测信号的影响,并与理论计算结果进行了比较。研究结果表明,试件放置方位对缺陷漏磁场的分布规律没有影响,仅对磁场强度数值有影响,试件铅垂并且东西方向放置时,检测结果更为明显。传感器提离值只对磁场强度数值有影响,对其分布规律没有影响,提离值越小,磁场强度值越高。研究结果对于金属磁记忆检测现场测量与提离值的选取具有借鉴意义。     

Fe72Co8Si15B5非晶薄带的磁阻抗效应

研究了频率、磁场强度、线圈匝数、薄带长度以及退火对Fe72Co8Si15B5非晶薄带磁阻抗效应的影响.结果表明:非晶薄带的阻抗随着频率的升高、线圈匝数的增多而增大,随着磁场强度和薄带长度的增大而减小;阻抗变化幅度随着频率的升高、磁场强度的增大和线圈匝数的增多而增大,随着薄带长度的增大而减小;退火可以提高非晶薄带的磁阻抗效应.     

基于金属磁记忆技术的微裂纹检测仿真分析

鉴于金属磁记忆检测技术对微裂纹的早期预判上有独到优势,基于金属磁记忆检测机理,考虑磁性材料磁导率的各向异性,运用COMSOL有限元分析软件对起重机导轨常用材料Q235B钢进行磁记忆检测有限元仿真,定量分析了被检测钢块在裂纹宽度、裂纹深度、拉伸载荷、提离高度及外加地磁场变化时材料磁记忆信号的变化规律。结果表明,随微裂纹尺寸的增大,磁记忆检测信号增强;随外加应力的增高,磁记忆检测信号先增大后减小;随提离高度的增加,磁记忆检测信号减小。     

磁化方向对焊缝缺陷漏磁场的影响分析

漏磁检测（MFL）技术适用于焊缝裂纹、气孔等缺陷的检测。由于焊缝结构的特殊性,不同磁化方向下的磁化路径及漏磁场强度均存在差异。采用合适的磁化方向能够激发更强的缺陷漏磁场信号,从而提高小尺寸缺陷的检出率。通过Ansys有限元仿真软件计算焊缝缺陷漏磁场,定量分析比较了磁化方向分别为垂直与平行于焊缝时,圆孔缺陷和纵向矩形槽缺陷的漏磁场及其分量强度。据此探讨任意磁化方向下的缺陷漏磁场及分量的特征规律,并搭建了焊缝漏磁检测平台进行试验验证。实验结果表明,圆孔型缺陷垂直磁化时漏磁信号幅值仅为平行磁化时的18.6%,纵向裂纹型缺陷平行磁化时漏磁信号幅值仅为垂直磁化时的9.2%至29.3%。     

钻杆表面缺陷检测的有限元分析

针对钻杆缺陷位置的随机性造成的漏检问题,基于漏磁检测原理,设计了双直流线圈励磁的体积型缺陷检测模型。利用两个同半径、等电流、共轴平行套在钻杆外面的圆线圈对钻杆进行励磁,采用有限元分析软件对所设计的装置进行建模仿真,探究提离效应对缺陷处磁通密度变化的影响:缺陷处的磁通密度值随传感器提离值的增大而减小;提离值为1和7 mm时,磁通密度曲线在体积型缺陷处幅值变化不明显;提离值为2 mm时,磁通密度曲线有较明显幅值变化,可对体积型缺陷进行较好地辨识。分析表明,该装置可实现钻杆表面任意位置处体积型缺陷的全面检测,在钻杆安全监测方面具有较高参考价值。     

铁磁性材料拉/压疲劳磁记忆信号研究

为探索金属磁记忆信号变化的物理本质,研究不同类型的疲劳载荷对磁信号的影响,首先利用金属磁记忆的基本原理对磁信号的产生过程进行分析和预测,然后对低碳钢Q345分别进行拉伸和压缩疲劳试验,比较不同循环周次下的磁信号法向分量曲线;分析不同检测点在拉伸、压缩疲劳循环中的磁记忆信号变化规律;并从磁畴和位错的角度解释了磁信号在整个疲劳阶段的变化情况。结果表明:在1个循环周次的作用下,检测线的磁信号发生了很大变化;随着加载循环周次的增加,磁信号法向分量Hp(y)整体上保持顺时针旋转,拉伸试件在接近断裂时的磁信号幅值急剧增大;对拉伸及压缩疲劳试件,均可通过磁信号法向分量平均值Hp(y)ave表征应力集中和疲劳损伤程度大小,并且损伤积累参数ΔHN可以用来判断试样所处的损伤阶段。     

轴向磁化多环磁力联轴器的三维磁场计算及分析

为研究轴向磁化多环磁力联轴器的结构参数对磁转矩的影响,采用有限元方法对其三维磁场进行数值计算,得出了轴向磁化多环磁力联轴器的三维磁场分布。分析了主动转子转角、气隙厚度、永磁体厚度和磁极对数对磁转矩的影响,即以一对磁极转角为周期,磁转矩与转角成类似正弦曲线关系变化,且在360°/2p时磁转矩存在最大值;随着气隙厚度的增加,联轴器的磁转矩降低;增大永磁体厚度,可提高磁转矩,但当永磁体厚度增大到一定程度后,磁转矩曲线的斜率逐渐变小,增加变慢;在一定范围内,增加联轴器的磁极对数,磁转矩增大,但磁极对数增加到一定数目后,随着磁极对数的继续增加,磁转矩降低。其分析结果可对该类磁力联轴器性能分析和设计起指导作用。     

臭氧发生器最佳放电间隙的确定及研究

利用Q-V李萨如图研究了臭氧发生器的等效电容特性,同时测量了不同电压、放电间隙下的注入功率,同样气隙下随着外加电压的增大,注入功率加大;而给定电压,增加气隙距离时,注入功率先增大后减小,存在一个最大值点;最大值点的位置随着外加电压的增高,向气隙距离增大方向偏移。以Manley功率公式为基础,理论上推导了注入功率随气隙距离的变化特性,与实验结果类似。随着注入功率的增大,臭氧产量也逐渐增大,不同电压、气隙距离下获得的臭氧产量曲线与功率曲线呈现相似的变化特性。臭氧产量越高,臭氧产率就越小,是一对不可调和的矛盾。     

基于振动法的磁记忆检测系统研究与设计

提出基于振动法的金属磁记忆信号检测方法。设计相应的金属磁记忆检测系统,包括带有磁场屏蔽外壳的传感器探头结构、磁记忆信号预处理模块和正交矢量锁相放大模块,并基于 STM32F107VCT6芯片设计下位机模块。利用研制的系统对经过加工的标准试件进行检测,通过测量法向磁场梯度的方法可以检测出试件应力集中区域,验证法向磁场梯度和应力集中系数的关系。     

储罐罐壁缺陷检测爬壁机器人吸附机构的磁场分析

针对阶梯形变截面罐壁缺陷漏磁检测的可调节磁路问题,设计了吸附机构,实现吸附的同时对12mm厚罐壁进行有效磁化。基于传统的标准缺陷漏磁测量法,再结合剖分试件法,通过Ansys仿真和实验测量磁感应强度、背底磁场以及漏磁场特性,得到气隙值分别为5.5mm、6.5mm、7.5mm、8.5mm、9.5mm、10.5mm的漏磁场曲线。验证了磁路设计的正确性和仿真的可参考性,为通过仿真确定不同厚度钢板所需气隙提供依据。实验发现,钢板缝隙正上方漏磁场Bx和Bz存在峰值,随着气隙增大Bx峰值下降至5~10m T,偏离缝隙Bx骤减,钢板无缝隙处的背底磁场在20~30m T,钢板缝隙内磁化强度在771~893m T,且磁化较均匀。     

基于磁记忆的金属管道缺陷检测方法

作为油气输送媒介的金属管道,其缺陷处产生应力集中将造成安全隐患,为实现金属管道缺陷的非接触式定量检测,研究了一种磁记忆检测方法。采用磁异常梯度矩阵实现对产生应力集中的缺陷进行定位;利用平移不变量小波去噪(TI)与特征提取进行信号处理;麻雀搜索算法(SSA)优化BP神经网络实现缺陷尺寸反演。实验表明,平移不变量小波去噪相比小波阈值去噪,信噪比提升1.56%,均方误差降低4.87%;SSA＿BP神经网络反演均方误差比BP神经网络降低67.2%;检测方法能在提离状态下实时检测管道缺陷并反演缺陷尺寸。     

非均匀磁场中磁流变液剪切应力实验与分析

为探究磁流变器件失效机理,用两块C型电磁铁耦合建立非均匀磁场。基于提拉法原理设计磁流变液剪切应力测量装置,得到非均匀磁场中剪切应力曲线。对比基于静态匀强磁场的圆筒剪切模型剪切应力理论曲线,发现虽然两者整体趋势一致,但同等磁场强度下两者剪切应力值存在不同程度差异,同时发现电磁铁气隙磁场也存在非均匀性。上述结论说明静态匀强磁场磁流变液剪切特性理论并不能直接应用到非均匀磁场剪切应力计算中,可能的原因包括铁磁颗粒体积分数的分布不均等,需要后续探索。     

梯度磁场中燃煤PM10聚并动力学数值模拟

提出了求解梯度磁场中燃煤PM10聚并动力学方程的三分区算法，应用该算法模拟了0.023~9.314μm粒径范围内大同煤灰在永磁环梯度磁场中的聚并动力学过程，并与实验结果进行了比较。结果表明：数值模拟结果与实验结果相一致，三分区算法具有较好的适用性；中间粒径粒子的聚并脱除效率高于小粒子和大粒子的聚并脱除效率；增大粒子质量高，数目中位直径减小，单粒径聚并脱除效率最大值对应的浓度、延长粒子在磁场中聚并时间，粒子的聚并脱除效率提粒径减小；增大平均气流速度，粒子的聚并脱除效率降低，数目中位直径增大，单粒径聚并脱除效率最大值对应的粒径增大。     

等离子体断路开关工作仿真及特性分析

为了研究有、无外磁场的低密度等离子体断路开关(POS)工作特性,利用单元粒子(PIC)方法模拟了POS中电场和磁场的时空变化、等离子体电子的动力学行为和特性。通过对POS工作过程中的两极间的EMHD运动及其导致的磁场渗透、磁绝缘、动态过程中密度不均匀造成的不规则运动、场畸变等物理现象的分析,研究了POS的断路过程。仿真结果表明:外加时不变均匀角向磁场,提前了电流向负载转移的时刻、减小了电流损失,且未提高负载电流陡度,断路时在负载端得到更高的电压。研究为设计、改进POS结构和提高其断路性能提供了参考依据。