【摘要】：鐵磁構件內部因其焊接、鑄造、長期服役會存在內部應力。這些內應力對鐵磁構件在使役中的物理性能產生很大的影響。例如焊接過程中產生的焊接應力；爆炸沖擊過程中產生的沖擊應力；熱脹冷縮產生的溫度應力。典型的工程問題如無縫線路在使役中縱向溫度應力,船用鋼板焊接結構應力等等。因此鐵磁構件內部應力檢測十分必要。論文基于金屬磁記憶(MMM)方法和磁巴克豪森噪聲(MBN)方法的檢測原理,融合兩種檢測方法的優(yōu)點,對鐵磁材料構件進行在線、無損、快速的應力檢測和穩(wěn)定性分析。主要的研究內容如下：1、利用鐵磁構件在交變磁場作用下磁疇壁不可逆位移釋放的磁巴克豪森跳躍的平均體積(AVMBJ),以及不可逆磁化率和鐵磁構件所受應力之間的關系,推導了磁巴克豪森跳躍平均體積與應力和激勵磁場之間的數(shù)學關系；分析了應力和磁場作用下的單晶體磁疇壁位移過程；詮釋了激勵磁場和應力對磁巴克豪森跳躍平均體積的影響。根據(jù)鐵磁體磁巴克豪森跳躍曲線在受到拉壓應力時的飽和速度不相同,引入磁疇壁位移的臨界磁場理念,解決了磁巴克豪森跳躍信號隨應力變化標定曲線的過飽和標定的問題。2、根據(jù)金屬磁記憶和磁巴克豪森噪聲原理,設計并制作鐵磁構件應力檢測專用傳感器,以及一次信號處理電路：激勵電路、放大電路和二次信號處理電路：數(shù)據(jù)采集電路等。利用高性能的處理器實現(xiàn)豐富的人機交互界面。采用自動控制技術切換金屬磁記憶和磁巴克豪森噪聲工作系統(tǒng),實現(xiàn)自動檢測。3、研究金屬磁記憶和磁巴克豪森噪聲檢測原理和實現(xiàn)方法,并融合兩種方法的優(yōu)點,針對某些特殊鐵磁構件內應力檢測區(qū)域大、耗時長、實時性的要求,提出了一種金屬磁記憶——磁巴克豪森噪聲融合的快速應力檢測方法,并完成了以下研究：(1)對E36和CCSB級船用鋼板焊接應力分布進行分析；對E36級鋼板實驗船艙爆破沖擊前后的焊接應力進行分析；對CCSB級鋼板抗沖擊實驗臺焊接應力進行分析。(2)研究無縫線路溫度應力的變化規(guī)律,根據(jù)靜力平衡的虛功原理,以及線路的強度和穩(wěn)定條件,建立了無縫線路穩(wěn)定性的水壩模型和能量計算公式。利用此公式計算無縫線路當前存儲能量,從能量角度說明線路穩(wěn)定性。(3)基于離散短時傅里葉變換方法,提出一種新的無縫線路整體和局部穩(wěn)定性檢測評估方法,建立了穩(wěn)定性評估數(shù)學計算公式。(4)根據(jù)在線檢測無縫線路溫度應力及現(xiàn)場軌溫,建立了無縫線路實際鎖定軌溫數(shù)值計算關系,確定實際鎖定軌溫檢測的在線實施方法。
[Abstract]:Because of welding, casting and long-term service of ferromagnetic components, there will be internal stresses. These internal stresses have a great influence on the physical properties of ferromagnetic components. For example, welding stress in welding process; impact stress in explosion impact process; thermal stress caused by thermal expansion and cold contraction. Typical engineering problems such as longitudinal temperature stress of CWR, stress of welded steel plate structure and so on. Therefore, it is necessary to detect the internal stress of ferromagnetic components. Based on the detection principle of metal magnetic memory (MMM) method and magnetic Barkhausen noise (MBN) method, this paper combines the advantages of the two detection methods to perform on-line, nondestructive, fast stress detection and stability analysis for ferromagnetic materials. The main research contents are as follows: 1. Using the average volume (AVMBJ), of the magnetic Barkhausen jump released by the irreversible displacement of the magnetic domain wall and the relationship between the irreversible susceptibility and the stress of the ferromagnetic member under the action of the alternating magnetic field. The mathematical relationship between the mean volume of magnetic Barkhausen jump and the stress and excitation magnetic field is deduced. The displacement process of single crystal domain wall under the action of stress and magnetic field is analyzed, and the effect of excitation magnetic field and stress on the average volume of magnetic Barkhausen jump is explained. According to the different saturation velocity of magnetic Barkhausen jump curve of ferromagnet under tension and compression stress, the critical magnetic field concept of magnetic domain wall displacement is introduced. The problem of supersaturated calibration of magnetic Barkhausen jump signal with the change of stress is solved. 2. According to the principle of metal magnetic memory and magnetic Barkhausen noise, a special sensor for ferromagnetic component stress detection is designed and fabricated. And the primary signal processing circuit: excitation circuit, amplifier circuit and secondary signal processing circuit: data acquisition circuit. The high performance processor is used to realize rich man-machine interface. Automatic control technology is used to switch metal magnetic memory and magnetic Barkhausen noise working system to realize automatic detection. 3. The principle and realization method of metal magnetic memory and magnetic Barkhausen noise detection are studied, and the advantages of the two methods are combined. In order to meet the requirements of large area, long time consuming and real time of stress detection in some special ferromagnetic components, a fast stress detection method based on magnetic memory, magnetic Barkhausen noise fusion, is proposed. The following studies have been completed: (1) the welding stress distribution of E36 and CCSB grade marine steel plates is analyzed; The welding stress of E36 steel plate experimental cabin before and after blasting impact was analyzed. The welding stress of CCSB steel plate impact test bench is analyzed. (2) the variation law of temperature stress of seamless track is studied, according to the principle of virtual work of static balance, the strength and stability condition of the line, The dam model and energy calculation formula for the stability of CWR are established. Using this formula to calculate the current storage energy of CWR, the stability of the track is explained from the point of view of energy. (3) based on the discrete short time Fourier transform (DSTFT) method, a new method for detecting and evaluating the global and local stability of CWR is proposed. The mathematical formula of stability evaluation is established. (4) based on the on-line measurement of the temperature stress of the seamless track and the field rail temperature, the numerical calculation relationship of the actual lock-in rail temperature of the seamless track is established, and the on-line implementation method of the actual lock-in rail temperature detection is determined.
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG404;TG115

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 董麗虹;徐濱士;董世運;王丹;;金屬磁記憶技術用于再制造毛坯壽命評估初探[J];中國表面工程;2010年02期

2 王海濤;劉平;田貴云;王平;姚恩濤;楊雅榮;周德強;;金屬磁記憶累積機理[J];無損檢測;2010年09期

3 董麗虹;徐濱士;董世運;王慧鵬;;金屬磁記憶信號表征鐵磁材料變形的基礎研究[J];裝甲兵工程學院學報;2010年03期

4 姚凱;王正道;鄧博;丁克勤;;金屬磁記憶技術的數(shù)值研究[J];工程力學;2011年09期

5 王丹;董世運;徐濱士;陳群志;董麗虹;;靜載拉伸45鋼材料的金屬磁記憶信號分析[J];材料工程;2008年08期

6 邸新杰;李午申;;拉伸載荷下金屬磁記憶信號盒維數(shù)的變化規(guī)律研究[J];材料工程;2009年05期

7 吳大波;徐敏強;路勝卓;;焊板的金屬磁記憶信號研究[J];煤炭技術;2011年01期

8 欒明;樊建春;張來斌;馬娟;鄭文培;;一種新的多探頭金屬磁記憶檢測儀信號處理方法[J];無損檢測;2011年01期

9 張廣偉;張來斌;樊建春;孫秉才;齊立娟;趙坤鵬;張仁慶;;金屬磁記憶傳感器封裝技術[J];無損檢測;2013年01期

10 張西勇;張永祥;明廷濤;;小波包變換在金屬磁記憶信號處理中的應用研究[J];噪聲與振動控制;2010年03期

相關會議論文 前10條

1 姚凱;丁克勤;王正道;;金屬磁記憶法研究進展[A];第十二屆全國實驗力學學術會議論文摘要集[C];2009年

2 A．A．杜波夫;張友人;;用金屬磁記憶法診斷設備和結構的強度[A];設備監(jiān)測與診斷技術及其應用——第十二屆全國設備監(jiān)測與診斷學術會議論文集[C];2005年

3 王正道;姚凱;沈愷;黃亭;;金屬磁記憶檢測技術研究進展及若干討論[A];第十三屆全國實驗力學學術會議論文摘要集[C];2012年

4 鄧博;王正道;姚凱;丁克勤;;局部塑性變形下的金屬磁記憶實驗研究[A];北京力學會第17屆學術年會論文集[C];2011年

5 嚴春妍;李午申;;金屬磁記憶(MMM)檢測方法[A];第十一次全國焊接會議論文集（第1冊）[C];2005年

6 劉桂良;陳群志;徐濱士;董世運;董麗虹;;金屬磁記憶無損檢測技術的現(xiàn)狀與進展[A];第六屆全國表面工程學術會議暨首屆青年表面工程學術論壇論文集[C];2006年

7 劉桂良;陳群志;徐濱士;董世運;董麗虹;;金屬磁記憶無損檢測技術的現(xiàn)狀與進展[A];第六屆全國表面工程學術會議論文集[C];2006年

8 鄧博;姚凱;丁克勤;王正道;;金屬磁記憶技術的數(shù)值研究[A];北京力學會第十六屆學術年會論文集[C];2010年

9 姚凱;王正道;沈愷;黃亭;;基于弱磁檢測的損傷判據(jù)及參數(shù)識別[A];北京力學會第18屆學術年會論文集[C];2012年

10 姚凱;王正道;沈鎧;黃亭;;基于弱磁檢測的損傷判據(jù)及參數(shù)識別[A];力學與工程應用[C];2012年

相關博士學位論文 前2條

1 舒迪;金屬磁記憶—磁巴克豪森噪聲融合檢測應力系統(tǒng)的研究及應用[D];北京化工大學;2015年

2 劉斌;基于第一性原理金屬磁記憶力磁耦合模型的研究[D];沈陽工業(yè)大學;2013年

相關碩士學位論文 前10條

1 黃隱;鐵磁試件基于金屬磁記憶的力—磁效應研究[D];南昌航空大學;2016年

2 劉磊;金屬磁記憶技術在無縫鋼軌應力測試中的應用研究[D];北京化工大學;2010年

3 孫艷婷;金屬管道裂紋的金屬磁記憶定量化評價方法研究[D];北京化工大學;2010年

4 周笛;金屬磁記憶檢測儀研究[D];大連理工大學;2012年

5 魯欣萌;金屬磁記憶檢測系統(tǒng)的研究與設計[D];哈爾濱理工大學;2015年

6 王文科;基于金屬磁記憶技術的應力集中檢測研究與應用[D];蘭州理工大學;2013年

7 羅聲彩;金屬磁記憶二維定量檢測試驗研究[D];南昌航空大學;2011年

8 羅龍清;金屬磁記憶定量評估疲勞損傷程度研究[D];南昌航空大學;2011年

9 蹇興亮;一種新型金屬磁記憶檢測儀的研制[D];南京航空航天大學;2007年

10 李新蕾;金屬磁記憶檢測機理的試驗研究與有限元仿真[D];南昌航空大學;2010年

，

本文編號：2419923