基于巴克豪森效應的鐵磁性材料表面應力/硬度無損檢測技術研究
發(fā)布時間：2021-07-20 02:38
巴克豪森噪聲（MBN）技術是一種新穎的電磁無損檢測技術,基于鐵磁性材料應力分布和微觀結構影響磁化過程原理,被認為可以實現(xiàn)材料早期損傷和微觀結構的檢測與評估。但是,傳統(tǒng)的特征提取算法忽略了磁化過程及其與微觀結構的復雜關系,所以巴氏噪聲特征值在應力檢測中易被激勵頻率影響,且難以準確評估材料微觀結構,結果離散度高。針對以上問題,本文首先研究了檢測系統(tǒng)激勵參數(shù)對巴克豪森信號特征值的影響機制,根據(jù)疇壁動力學理論提出新的特征提取算法,減小檢測系統(tǒng)激勵參數(shù)對應力檢測的影響。隨后,將上述研究的結論應用于金屬材料表面硬度評估,提出了主成分分析和特征相關性分析相結合特征選擇算法,建立了材料表面硬度的多元線性回歸模型。本文在以下三個方面論述課題的具體工作以及取得的主要成果:1)系統(tǒng)總結了疇壁能和疇壁運動特性對MBN信號的影響,并在此基礎上研究了檢測系統(tǒng)勵磁參數(shù)對MBN信號特征值的影響。針對材料微觀結構對MBN信號影響顯著的特點,提出了基于特征值靈敏度的檢測系統(tǒng)勵磁參數(shù)進行優(yōu)化方法,從而為應用MBN技術評估不同材料的表面應力和表面硬度奠定了基礎。2)針對傳統(tǒng)特征提取算法僅從巴氏信號能量或者信號包絡線高度/寬度...
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：141 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
明尼蘇達州密西西比河大橋垮塌事故
基于巴克豪森效應的鐵磁性材料表面應力/硬度無損檢測與評估技術研究西西比河上的一座橋梁在傍晚交通高峰時段突然垮塌，約 50 輛汽車從 20 米高的橋面墜入河中，造成 4 人死亡，79 人受傷，另有 30 人失蹤的重大事故(如圖 1.1 所示)。當時的研究報告顯示，大橋連接路堤和主橋的引橋“存在老化問題”。同時，支撐橋梁的主結構桁架也存在“老化問題”[4]，因而此次事故被認為是一起結構性垮塌事件。一起更為嚴重的事故發(fā)生在德國，1998 年 6 月 3 日，一列載有 287 人的城際特快列車（ICE）在途經(jīng) Eschede 時發(fā)生脫軌事故（如圖 1.2（a）所示）。短短 180 秒內(nèi)，時速 200 公里的列車先后撞擊樹叢和橋梁，造成高速鐵路歷史上最嚴重的意外事故。此次事故共造成 101 死亡，88 人重傷，106 人輕傷的嚴重后果，德國鐵路公司于事故發(fā)生次日宣布停運所有與事故車同型號的城際高速列車。據(jù)調(diào)查，德國鐵路公司在 ICE 列車上使用的是外圈箍有鋼條的雙轂鋼輪，因為中間有橡膠層可以減小噪音，且使列車運行更平穩(wěn)。然而，這種雙轂鋼輪的缺點是外層鋼條容易出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，進而造成鋼條斷裂。經(jīng)過 7 天的調(diào)查，最終認定該列列車車輪外鋼圈（如圖 1.2（b）所示）因疲勞導致爆裂是引發(fā)事故的直接原因，在隨后的 3 周內(nèi)，德國列車上所有類似設計的車輪均被更換[5]。
采集線圈尺寸
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于最大信息系數(shù)和近似馬爾科夫毯的特征選擇方法[J]. 孫廣路,宋智超,劉金來,朱素霞,何勇軍. 自動化學報. 2017(05)
[2]基于巴克豪森效應的鐵磁性材料硬度檢測[J]. 潘立,張士晶,萬剛,鄔冠華,吳偉. 無損檢測. 2016(12)
[3]磁巴克豪森噪聲技術的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 沈功田,鄭陽,蔣政培,譚繼東. 無損檢測. 2016(07)
[4]基于巴克豪森原理的Q235鋼沿深度方向應力分布檢測[J]. 高銘,王平,黃凱,許建芹,吳杰. 無損檢測. 2015(11)
[5]采用概率主成分分析的回轉支承壽命狀態(tài)識別[J]. 陸超,陳捷,洪榮晶. 西安交通大學學報. 2015(10)
[6]齒輪材料有效硬化層深度對巴克豪森噪聲信號的影響[J]. 曹銳,王平,田貴云,丁松. 無損檢測. 2013(10)
[7]Q235鋼升級生產(chǎn)中的工藝技術研究[J]. 竇佩霞,王從道. 南鋼科技與管理. 2013(02)
[8]硬度測量無損檢測新技術的研究與發(fā)展[J]. 張玉華,孫慧賢,李建增. 計量技術. 2013 (04)
[9]風力發(fā)電設備無損檢測技術研究[J]. 丁松,田貴云,王平. 無損檢測. 2012(11)
[10]巴克豪森應力檢測中激勵方式的影響[J]. 丁松,田貴云,王平,王海濤,閆小明,朱秋君,姬小麗. 無損檢測. 2011(10)
碩士論文
[1]巴克豪森噪聲方法在鋼軌應力檢測中的研究[D]. 楊雅榮.南京航空航天大學 2011
[2]風力發(fā)電機齒輪箱的齒輪轉子系統(tǒng)動力學的分析與研究[D]. 劉瑩.新疆農(nóng)業(yè)大學 2007
本文編號：3291948
【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：141 頁
【學位級別】：博士
【部分圖文】：
明尼蘇達州密西西比河大橋垮塌事故
基于巴克豪森效應的鐵磁性材料表面應力/硬度無損檢測與評估技術研究西西比河上的一座橋梁在傍晚交通高峰時段突然垮塌，約 50 輛汽車從 20 米高的橋面墜入河中，造成 4 人死亡，79 人受傷，另有 30 人失蹤的重大事故(如圖 1.1 所示)。當時的研究報告顯示，大橋連接路堤和主橋的引橋“存在老化問題”。同時，支撐橋梁的主結構桁架也存在“老化問題”[4]，因而此次事故被認為是一起結構性垮塌事件。一起更為嚴重的事故發(fā)生在德國，1998 年 6 月 3 日，一列載有 287 人的城際特快列車（ICE）在途經(jīng) Eschede 時發(fā)生脫軌事故（如圖 1.2（a）所示）。短短 180 秒內(nèi)，時速 200 公里的列車先后撞擊樹叢和橋梁，造成高速鐵路歷史上最嚴重的意外事故。此次事故共造成 101 死亡，88 人重傷，106 人輕傷的嚴重后果，德國鐵路公司于事故發(fā)生次日宣布停運所有與事故車同型號的城際高速列車。據(jù)調(diào)查，德國鐵路公司在 ICE 列車上使用的是外圈箍有鋼條的雙轂鋼輪，因為中間有橡膠層可以減小噪音，且使列車運行更平穩(wěn)。然而，這種雙轂鋼輪的缺點是外層鋼條容易出現(xiàn)疲勞現(xiàn)象，進而造成鋼條斷裂。經(jīng)過 7 天的調(diào)查，最終認定該列列車車輪外鋼圈（如圖 1.2（b）所示）因疲勞導致爆裂是引發(fā)事故的直接原因，在隨后的 3 周內(nèi)，德國列車上所有類似設計的車輪均被更換[5]。
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【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于最大信息系數(shù)和近似馬爾科夫毯的特征選擇方法[J]. 孫廣路,宋智超,劉金來,朱素霞,何勇軍. 自動化學報. 2017(05)
[2]基于巴克豪森效應的鐵磁性材料硬度檢測[J]. 潘立,張士晶,萬剛,鄔冠華,吳偉. 無損檢測. 2016(12)
[3]磁巴克豪森噪聲技術的發(fā)展現(xiàn)狀[J]. 沈功田,鄭陽,蔣政培,譚繼東. 無損檢測. 2016(07)
[4]基于巴克豪森原理的Q235鋼沿深度方向應力分布檢測[J]. 高銘,王平,黃凱,許建芹,吳杰. 無損檢測. 2015(11)
[5]采用概率主成分分析的回轉支承壽命狀態(tài)識別[J]. 陸超,陳捷,洪榮晶. 西安交通大學學報. 2015(10)
[6]齒輪材料有效硬化層深度對巴克豪森噪聲信號的影響[J]. 曹銳,王平,田貴云,丁松. 無損檢測. 2013(10)
[7]Q235鋼升級生產(chǎn)中的工藝技術研究[J]. 竇佩霞,王從道. 南鋼科技與管理. 2013(02)
[8]硬度測量無損檢測新技術的研究與發(fā)展[J]. 張玉華,孫慧賢,李建增. 計量技術. 2013 (04)
[9]風力發(fā)電設備無損檢測技術研究[J]. 丁松,田貴云,王平. 無損檢測. 2012(11)
[10]巴克豪森應力檢測中激勵方式的影響[J]. 丁松,田貴云,王平,王海濤,閆小明,朱秋君,姬小麗. 無損檢測. 2011(10)
碩士論文
[1]巴克豪森噪聲方法在鋼軌應力檢測中的研究[D]. 楊雅榮.南京航空航天大學 2011
[2]風力發(fā)電機齒輪箱的齒輪轉子系統(tǒng)動力學的分析與研究[D]. 劉瑩.新疆農(nóng)業(yè)大學 2007
本文編號：3291948
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