碳素結(jié)構(gòu)鋼作為一種常用的鐵磁性的金屬材料,在各類輕、重工行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。而其作為受力構(gòu)件,在使用過(guò)程中由于受到多種類型的沖擊和載荷,勢(shì)必會(huì)引發(fā)早期損傷,進(jìn)而導(dǎo)致失效、斷裂、爆炸等嚴(yán)重事故的發(fā)生。為此,利用高效、可靠的無(wú)損檢測(cè)手段及預(yù)評(píng)估技術(shù)對(duì)構(gòu)件的早期檢測(cè)十分重要。金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)作為一種新興的無(wú)損檢測(cè)技術(shù),不僅能夠?qū)饘俨牧系乃苄宰冃我约昂暧^缺陷進(jìn)行檢測(cè),最主要的是它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鐵磁材料早期應(yīng)力集中的檢測(cè)。該項(xiàng)技術(shù)基于鐵磁材料在地磁場(chǎng)和循環(huán)應(yīng)力作用下的勵(lì)磁效應(yīng)機(jī)理,通過(guò)檢測(cè)金屬構(gòu)件表面的磁場(chǎng)分布,實(shí)現(xiàn)早期危險(xiǎn)預(yù)警。但是由于磁記憶信號(hào)適宜的表征對(duì)象還不夠明確,尚不能實(shí)現(xiàn)定量檢測(cè),目前大部分實(shí)際應(yīng)用中僅將其作為輔助檢測(cè)手段。對(duì)于碳素結(jié)構(gòu)鋼的磁記憶檢測(cè)技術(shù)應(yīng)從多角度結(jié)合多參數(shù)進(jìn)行研究,故本文以Q235矩形橫梁鋼試件為研究對(duì)象,對(duì)無(wú)缺陷、V形缺陷的試件進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn),并采集加載過(guò)程中的應(yīng)變信號(hào)以及脫離載荷后的磁記憶信號(hào),總結(jié)彈性階段內(nèi)構(gòu)件前后兩次在脫離載荷后的法向、切向磁場(chǎng)的分布特征,分析了磁場(chǎng)與彈性應(yīng)力之間的關(guān)系;并利用統(tǒng)計(jì)學(xué)手段分析了磁記憶信號(hào)與應(yīng)變信號(hào)之間的相關(guān)性,最后通過(guò)U形缺陷試件對(duì)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果表明,構(gòu)建表面的兩個(gè)分量的磁場(chǎng)和彈性應(yīng)力之間存在必然的聯(lián)系,若試件內(nèi)部存在明顯的缺陷或應(yīng)力集中,切向磁記憶信號(hào)Hp(x)有著很強(qiáng)的響應(yīng),切向磁場(chǎng)信號(hào)Hp(x)值隨著載荷的變化呈現(xiàn)一定的正相關(guān)性。對(duì)于彎曲受載的構(gòu)件,通過(guò)所記憶的磁場(chǎng)信號(hào)能夠?qū)υ嚰砻孢M(jìn)行損傷定位,即沿信號(hào)采集方向切向磁場(chǎng)Hp(x)在應(yīng)力集中位置兩側(cè)呈現(xiàn)波峰和波谷狀態(tài),法向磁場(chǎng)Hp(y)在應(yīng)力集中位置兩側(cè)磁場(chǎng)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。本文對(duì)磁場(chǎng)信號(hào)和應(yīng)變信號(hào)進(jìn)行相關(guān)性分析,彎曲變形下,若構(gòu)件內(nèi)部不存在顯著的缺陷,只有剪切應(yīng)變與磁記憶信號(hào)高度相關(guān);水平、豎直、剪切應(yīng)變?nèi)呔C合起來(lái),它就能夠?qū)Υ庞洃浶盘?hào)產(chǎn)生強(qiáng)烈影響且可建立綜合應(yīng)變與磁記憶信號(hào)之間的簡(jiǎn)單線性模型。若構(gòu)件內(nèi)部存在顯著缺陷時(shí),磁記憶信號(hào)不受某個(gè)方向的應(yīng)變直接影響,且綜合應(yīng)變亦不能直接影響并作用于磁記憶信號(hào)。而相對(duì)磁場(chǎng)指數(shù)作為本文引入的一個(gè)重要參數(shù),重新建立了綜合應(yīng)變與磁記憶信號(hào)之間的關(guān)系,若有缺陷試件受彎后其綜合應(yīng)變結(jié)合相對(duì)切向磁場(chǎng)指數(shù)與切向磁記憶信號(hào)之間存在高度的線性相關(guān)性,最后通過(guò)多元線性回歸并推導(dǎo)得出一種關(guān)于切向磁記憶信號(hào)與剪切應(yīng)變信號(hào)的線性模型,并最終驗(yàn)證了模型的可行性。本文對(duì)于Q235鋼的彎曲損傷研究主要集中在磁記憶信號(hào)分布特征以及磁記憶信號(hào)與應(yīng)變之間的關(guān)系,得出的結(jié)論具有一定的準(zhǔn)確性和可行性。
【學(xué)位單位】：天津科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG115.284
【部分圖文】：

以看作它們是具有相互抵消作用的，使得整個(gè)材料并不顯示磁性［３１］。當(dāng)材料在外力??作用下磁性會(huì)明顯的增加，就是因?yàn)榇女爼?huì)在沿著外磁場(chǎng)的方向重新排列，進(jìn)而形成??附加磁場(chǎng)。磁疇在外加應(yīng)力的作用下其變化情況如圖２－１所示％??二?二??圖２－１因應(yīng)力而導(dǎo)致的磁疇結(jié)構(gòu)變化情況??Ｆｉｇ．?２－１?Ｔｈｅ?ｃｈａｎｇｅ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｄｏｍａｉｎ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ?ｉｎｃｌｕｄｅｄ?ｂｙ?ｓｔｒｅｓｓｅｓ??５??

磁化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，因?yàn)槠洳坏哂写呕匦赃�具有磁滯特性％。通過(guò)數(shù)學(xué)的方??法將實(shí)驗(yàn)檢測(cè)到的磁場(chǎng)強(qiáng)度／／及磁感應(yīng)強(qiáng)度５之間的關(guān)系找出來(lái)，進(jìn)而研究鐵磁體的??磁性規(guī)律，最后得到了磁化曲線與磁滯回線所形成的一個(gè)封閉圖形１３４］，如圖２－２所示：??ｍｉ?＋ｋ??ｕ?ｍ??圖２－２磁化曲線與磁滯回線??Ｆｉｇ．?２－２?Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ?ｃｕｒｖｅ?ａｎｄ?ｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ?ｌｏｏｐ??磁化曲線一鐵磁性材料磁被化過(guò)程：對(duì)于鐵磁性材料，其磁導(dǎo)率ａ隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度??／／的變化而改變，即／／＝／（／／）是非線性函數(shù)，則萬(wàn)與／／同樣也是非線性函數(shù)。當(dāng)鐵??磁體未被磁化時(shí)所處的狀態(tài)稱之為去磁狀態(tài)，如果對(duì)鐵磁體施加的是由小到大逐漸變??化的外加磁場(chǎng)，則鐵磁材料內(nèi)部的磁場(chǎng)強(qiáng)度Ｈ與磁感應(yīng)強(qiáng)度Ｂ也隨著外加磁場(chǎng)的變??大而增強(qiáng)［３５？＇當(dāng)／／增加到某一數(shù)值（Ｈｓ）后，５的值不再隨之而改變，磁化就達(dá)到??了飽和狀態(tài)，如圖２－３中的０Ｓ段曲線所示。起始磁化曲線即是鐵磁體由未被磁化到??飽和磁化狀態(tài)的曲線，可以看出，鐵磁材料的Ｂ和Ｈ均不為直線，其斜率逐漸變化，??故鐵磁材料的磁導(dǎo)率＃?＝?５／／／也不是常數(shù)。??６??

的數(shù)值５＝久，這時(shí)保留下來(lái)的磁場(chǎng)就叫做剩磁（剩余磁場(chǎng)強(qiáng)度）。??若要讓被磁化過(guò)的鐵磁材料的磁感應(yīng)強(qiáng)度５能夠逐漸減小為０，就一定要添加一??個(gè)反向并逐漸增強(qiáng)的磁場(chǎng)，如果這個(gè)反向的磁場(chǎng)強(qiáng)度增強(qiáng)到＝?．（圖２－２上點(diǎn)Ｃ），??磁感應(yīng)強(qiáng)度５才能減小到０，最后起到退磁的作用。如圖２－２所示，ＡＴ段就是退磁??曲線，．是矯頑力，０４段曲線就表示起始磁化曲線，封閉曲線即為磁滯??回線。如圖２－２所不，Ｈ按０?—＊?Ｈｍ?—＞０—＞?－?Ｈｍ?—＞?－?Ｈｃ?—＾０—＞？?Ｈｃ?—＞？?／／ｍ的順序變化時(shí)，??Ｂ?相應(yīng)沿?Ｏ?—＞?Ｂｍ?—＊■?Ｂｒ?—＞?－?Ｂｍ?—＊?－?Ｂｒ?—＞０—＞?的順序變化。??通過(guò)圖２－２，可以定義以下概念：??（１）
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本文編號(hào)：2848375