铁磁材料磁记忆信号与切口宽度的相关性

为探索裂纹宽度与磁记忆信号之间的关系,以45CrNiMoVA钢为试验材料,对具有不同预置切口宽度的试件进行静载拉伸试验,并采用磁记忆检测仪检测试件表面的磁记忆信号,研究了不同外加载荷下试件表面磁记忆信号的变化,并对各预置切口位置处磁记忆信号梯度变化进行分析。结果表明:随着外加载荷的增加,试件表面磁记忆信号不断增强,矩形槽位置处磁记忆信号梯度变化加剧,磁记忆信号梯度值随外加载荷的增加而单调增大;外加载荷值相同时,磁记忆信号梯度随裂纹宽度先减小后增大,而非简单的线性关系。     

基于磁记忆技术的热处理回火温度检测

研究了45钢圆棒状试样在不同回火条件下的力学性能、磁记忆信号空间分布及其斜率随应力的变化关系,建立了基于磁记忆信号分布梯度|k|和特征磁记忆参量的回火工艺质量和材料性能的检测模型。结果表明,在弹性应力范围内,拉伸磁记忆参量(D)、磁记忆信号梯度都与回火温度具有近似线性关系。利用拉伸磁记忆参量和磁信号分布梯度的平均值,采用多参量综合判定方法,可实现对材料回火温度的准确测定,进而实现对材料力学性能的精确评价。     

疲劳试验下应力集中与磁信号的关系

选用机械制造业广泛使用的优质合金钢40Cr试件,对其进行高周疲劳试验,研究疲劳试验过程中磁信号的特征值与应力集中位置及应力集中程度的关系,引入李萨如图分析法将磁信号法向、切向分量联合绘制二维检测曲线,探讨李萨如图面积与试件的疲劳损伤状态之间存在的关系。结果表明:利用微分后的梯度值突变特征,可准确确定试件疲劳加载引起的应力集中部位;磁信号在初始加载条件下会出现很大变化,随着疲劳循环次数的增加,磁信号变化缓慢,当试件进入裂纹萌生阶段时,磁信号显著增加;李萨如图面积与试件的疲劳损伤状态之间存在良好的对应关系。结果可望为磁记忆二维检测定量分析提供可靠的试验依据。     

热处理与应力集中对Q345R钢磁记忆检测结果的影响

通过磁学分析和磁记忆检测,研究了应力集中和去应力热处理对磁记忆检测结果的影响。结果表明:热处理前,应力集中和缺陷尺寸共同影响磁记忆信号的变化;缺陷引起磁记忆信号发生明显变化,并且磁记忆信号随着缺陷尺寸的增加表现出线性增加的规律。试样经过去应力热处理后,磁记忆信号明显削弱,难以反应出缺陷的位置。在外载荷作用下,磁记忆信号随着外加载荷的增加呈现出指数递增的变化规律。因此,应用磁记忆检测技术进行无损检测应充分考虑被测对象热处理状态和外加载荷的影响。并且,金属磁记忆检测结果可以用来验证去应力热处理的效果。     

基于磁记忆法钢板应力检测技术的研究

磁记忆法是检测铁磁性金属材料应力集中情况的有效方法。目前,虽然磁记忆检测技术在工程领域的应用较为成功,但不同应力集中程度下的磁记忆信号特征尚不明确。本文为了研究应力作用下钢板表面的磁记忆信号规律,设计了基于磁记忆法的钢板信号检测实验。研究结果表明,在外部载荷作用下,随应力增加,磁记忆法与应力呈现良好的线性一一对应关系。     

基于磁记忆检测方法的45钢应力集中评价

在离线情况下,利用金属磁记忆二维扫查装置测量45钢试样的磁记忆信号二维分量。通过对磁记忆信号二维分量进行微分处理得到相关分量的梯度,进而合成磁记忆信号的李萨如图形。通过分析李萨如图形区域面积与拉伸载荷之间的变化特性,对材料中应力集中进行定量评估。试验结果表明:对试样进行拉伸时,缺口处磁记忆信号变化特征比较显著,有利于对应力集中位置的确定;切向分量的信号峰值与拉伸载荷之间的相关性更好;李萨如图形区域面积大小与拉伸载荷呈正相关变化趋势,通过对李萨如图形面积大小进行非线性拟合可得到材料的应力集中定量评估判定曲线。     

铁磁构件金属磁记忆效应仿真与试验

针对目前金属磁记忆检测技术只能定性地确定应力集中区的位置,无法对应力集中区进行定量评估的问题,在研究外界载荷与构件表面应力分布关系的基础上,给出了构件处于弹性阶段时应力与磁导率之间的数值关系,并构建了金属磁记忆的检测系统,试验研究了外加载荷、提离及扫描路径对构件表面空间金属磁记忆信号的影响,研究结果为推进金属磁记忆的定量化研究奠定了基础。     

液化石油气储罐焊疤表面裂纹的磁记忆信号研究

采用磁记忆检测发现液化石油气储罐焊疤部位存在较强的磁记忆信号。通过对储罐进行0～4．0MPa的加载试验，研究磁记忆信号的幅度和梯度随载荷的变化。最后采用磁粉探伤复验发现磁记忆信号部位存在大量3-5mm长的焊疤表面裂纹。试验结果表明，在0～2．0MPa的加压过程中，磁记忆信号的幅度和梯度均逐渐增大，到2．0MPa时达到峰值，在2．0～4．0MPa的加载过程中迅速下降，在此期间采用声发射监测，发现了七个声发射信号，证明该部位应力产生了迅速释放。由此证明磁记忆信号的幅度和梯度既与材料所处的整体应力有关，也与该部位的局部应力集中度有关。     

磁记忆法定量化检测技术研究

为研究铁磁性金属构件的磁记忆特性,本文采用系统能量平衡理论,分析了磁记忆信号的产生机理。研究了在外部载荷作用下,晶体在弹性形变和塑性形变范围内的磁记忆特性,研究结果表明:应力与磁记忆信号具有很好的对应关系,当应力集中程度达到构件的屈服强度后,随应力的增强,磁记忆信号增强,由此可以很好地判断构件裂纹缺陷。     

风机塔筒早期损伤的磁记忆检测

等比例搭建风机塔筒加载试验平台,设计加载试验,对塔筒早期损伤进行了磁记忆检测,分析了载荷、检测角度和特征缺陷对磁记忆信号的影响。结果表明:可以通过磁记忆信号的切向分量、法向分量和法向分量的梯度值来综合判断应力集中区域;对缺陷进行检测时,选择扫查角度与塔筒成90°为最佳;刻槽的应力集中程度高于平底孔的应力集中程度,因此刻槽损伤对塔筒早期损伤的破坏更加明显。     

铁磁构件的缺口角度对磁记忆信号的影响研究

为研究静载拉伸载荷下铁磁构件磁记忆信号分布规律,对不同缺口角度的20钢试件进行外加载荷的拉伸试验,检测构件表面漏磁场法向分量Hp(y)值大小。试验结果表明:处于不同变形阶段的不同缺口角度的铁磁构件,磁记忆信号法向分量Hp(y)分布曲线表现出不同的非线性程度与幅值大小;随着构件缺口角度的增大,Hp(y)幅值也随着增大。分析试验结果可知,通过磁记忆分布曲线的特征可大致判断受力试件所在的变形阶段。     

无缝钢轨静态拉伸的漏磁效应试验研究

基于金属磁记忆检测方法,用实验室静态拉伸模拟无缝钢轨的缺陷的产生,利用EMS-2000金属磁记忆诊断仪对PD3无缝钢轨进行漏磁效应研究,获得PD3无缝钢轨在不同载荷下表面漏磁场强度法向分量Hp(y)和其梯度值K的分布情况。研究发现,随着载荷的增加,试样测量线上磁场强度及其梯度值呈规律性的变化。Hp(y)过零点与梯度K的极值点能够较好地表征样品应力集中位置的特征,Hp(y)幅值和梯度K的变化能反映样品应力集中程度。该试验表明金属磁记忆检测技术可以有效地应用于无缝钢轨应力集中位置和程度的判断。     

Study on magnetic memory signals of medium carbon steel specimens with surface crack precut during loading process

Static tensile test and tensile-tensile fatigue test of medium carbon steel sheet specimens with surface crack precut were performed on MTS810 hydraulic testing machine to clear the meaning of the point of Hp( y ) value zero. Magnetic memory signals were measured during the test process. The results show that only one point of Hp( y ) zero value exists in all measured magnetic signal curves during the loading process, which should be a sign of intersection of positive-negative magnetic poles after magnetic ordered state appears and does not indicate the position of surface crack precut. The analysis shows that the surface crack precut can not interrupt the magnetic ordered state occurred during the test completely, hence its Hp( y ) value is not zero. However, the crack extending to a penetrated defect at the instant of specimen's fracture leads to the discontinuance of magnetic ordered state.     

基于磁记忆机理的焊缝疲劳累积损伤特征

通过20号钢焊接平板试件的拉-拉疲劳试验,研究了在单周期和多周期循环载荷下焊缝疲劳累积损伤的磁记忆信号特征。结果表明,由于试件内部初始状态下各处应力分布不均匀,焊缝原始磁信号表现为起伏较大;随着循环周次的增加,试件内部应力集中重新分布,信号趋于稳定;在周期累积循环试验中,磁记忆信号随着循环周次的增加出现螺旋上升的趋势,呈现出磁弹性效应变化特征;通过建立磁记忆信号与损伤度函数的模型,可根据磁记忆信号的变化准确判断裂纹扩展趋势,用于焊缝剩余寿命的预测。     

磁记忆切向分量信号的检测研究

针对金属磁记忆切向信号难以提取的问题,提出采用矢量合成法提取金属磁记忆切向分量,并通过ANSYS仿真软件验证其有效性;通过铁磁性金属构件拉伸试验对磁记忆切向分量信号与应力集中部位和应力集中程度的关系进行研究,并对磁记忆切向分量信号的K曲线进行分析.结果表明:采用矢量合成法能有效提取金属磁记忆切向信号;金属磁记忆切向分量...     

环境磁场对磁记忆信号的影响

金属磁记忆检测技术是一种可早期准确判断构件的应力集中位置和评估疲劳损伤程度的无损检测技术新方法,而磁记忆信号的存在离不开环境磁场。为探讨环境磁场对磁记忆信号的具体影响,在不同环境磁场下,对45钢进行静载拉伸试验,测量在相同环境磁场下不同应力作用下的磁记忆信号。试验结果表明:环境磁场不能改变磁记忆信号曲线的形状,但可以改变磁记忆信号值的大小;在一定的磁场范围内,磁记忆信号值随环境磁场的增加而增加,但当环境磁场超过某一临界值时,磁记忆信号值反而随环境磁场的增加而减少;若环境磁场为零或完全被抵消,应力则不能产生磁记忆信号。故在磁记忆检测实践中,特别是在定量检测应用中必须考虑环境磁场的影响。     

金属磁记忆累积机理

金属磁记忆检测可以实现铁磁试件的早期诊断和应力评估,由于缺乏公认的解释机理和定量的手段,该技术尚未得到公认。通过对铁磁试件(Q235)进行循环加载,将金属磁记忆技术与巴克豪森法结合起来,进一步探讨金属磁记忆的产生和累积机理。研究表明,实际检测中,金属磁记忆信号波形不对称且峰值较大的一侧往往组织分布相对不均匀,循环加载后峰值变化更为明显。循环加载后磁场的分布变化,为研究和建立金属磁记忆信号与应力集中区的关系提供了依据。     

铁磁性激光熔覆层应力的金属磁记忆评价

基于压磁理论,探讨激光熔覆层应力的磁记忆评价机理.基于激光熔覆层SEM观察对磁记忆法向分量H_p(y)信号进行分析.结果表明,随应力增大,激光熔覆层磁记忆法向分量H_p(y)曲线以过零点为中心呈逆时针转动,磁畴由无序向有序转变使得H_p(y)曲线斜率逐渐变大,当应力达到520 MPa(小于试样屈服强度)时,再随应力的增大,H_p(y)曲线斜率逐渐变小.分析认为,激光熔覆层的快速凝固各向异性组织及其中界面导致激光熔覆层呈不均匀塑性变形过程是引起上述结果的主要原因,也是应力小于试样屈服极限时,H_p(y)曲线斜率随应力增大呈减小趋势变化的原因之一.     

方波加载对20CrMo钢焊缝疲劳裂纹扩展的影响

利用拉-拉疲劳法和金属磁记忆检测法研究了20CrMo钢焊缝在方波加载方式下疲劳裂纹扩展与自发射磁信号的相关性,用扫描电镜对疲劳断口特征进行了研究.结果表明,裂纹到达焊缝中心前,随着疲劳寿命的增加,焊缝处的自发射磁信号也随着增加,疲劳裂纹扩展速率先增加后减小,当裂纹越过焊缝后,随着疲劳寿命的增加,焊缝处的自发射磁信号开始减小,疲劳裂纹的扩展速率却迅速增加.在焊接接头的不同区域,疲劳裂纹扩展速率也不相同,其中热影响区扩展速度较快,而在其它区域扩展速率相对较慢.断口扫描分析表明方波加载方式下的疲劳断口为类解理断裂.     

30CrMnSiNi2A钢疲劳损伤二维磁记忆检测的试验研究

选取不同厚度30CrMnSiNi2A平板缺口试样在0.7σs应力水平下进行低周疲劳试验,并实施磁记忆二维检测,研究不同厚度、不同循环周次下的磁记忆信号变化规律。研究结果表明:随着循环次数的增加,局部应力集中部位的磁记忆信号特征越来越明显,信号幅值也越来越大,并在裂纹失稳断裂前出现明显的法向分量过零而切向分量具有最大值的特征;法向分量和切向分量微分后合成的李萨如图形的封闭区域大小随循环周次呈现Logistic曲线变化,可定量分析构件疲劳损伤程度。该研究结果可为进一步进行磁记忆二维检测研究提供技术支撑。