本文關(guān)鍵詞：鐵磁構(gòu)件應(yīng)力磁化及反轉(zhuǎn)效應(yīng)的數(shù)值模擬與試驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 金屬磁記憶 力-磁效應(yīng) 有限元分析 磁化反轉(zhuǎn) 磁化前歷效應(yīng)

【摘要】：金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)是一種新型的磁性無(wú)損檢測(cè)方法,該方法能夠提前預(yù)測(cè)鐵磁材料的損傷程度,具有極大的應(yīng)用潛能。本文依據(jù)金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)的基本原理和物理基礎(chǔ)知識(shí),以數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究為研究手段,探索基于金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)力磁化及反轉(zhuǎn)效應(yīng)的機(jī)理及其變化規(guī)律�；趹�(yīng)力磁導(dǎo)率的力-磁耦合模型,利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)V形缺口、半圓形缺口和V形與半圓形缺口并存的雙缺陷關(guān)聯(lián)的20#鋼試件進(jìn)行有限元仿真分析。仿真結(jié)果表明,在各試件應(yīng)力集中部位,漏磁場(chǎng)強(qiáng)度切向分量具有最大值,法向分量則改變符號(hào)且過(guò)零點(diǎn)。其中,不同的缺口形狀試件,缺口處附近應(yīng)力集中程度也不相同,磁記憶信號(hào)分布則表現(xiàn)為峰值、峰-峰寬度的不同。試件應(yīng)力分布云圖表明,雙缺陷關(guān)聯(lián)試件中心軸線(xiàn)部位存在比半圓形缺口和V形缺口試件更為明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象。磁記憶信號(hào)法向分量梯度值K(z)對(duì)雙缺陷試件因關(guān)聯(lián)作用所產(chǎn)生的應(yīng)力集中影響區(qū)域其評(píng)價(jià)特征將不再適用。仿真結(jié)果還表明,各試件測(cè)量點(diǎn)處漏磁場(chǎng)與應(yīng)力的變化關(guān)系為折線(xiàn)關(guān)系,表現(xiàn)出先減小后增大的磁化反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。試件上不同的測(cè)量點(diǎn)位置,應(yīng)力磁化反轉(zhuǎn)效應(yīng)特征量磁化反轉(zhuǎn)臨界點(diǎn)位置和漏磁場(chǎng)強(qiáng)度最大變化量ΔBmax有著不同的變化規(guī)律。其中,ΔBmax可表征試件測(cè)量點(diǎn)處對(duì)應(yīng)力的敏感程度。最后,仿真分析了測(cè)量路徑、探頭提離高度對(duì)鐵磁構(gòu)件力磁效應(yīng)的影響規(guī)律。以含有不同角度的V形缺口20#鋼平板試件為試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行拉伸試驗(yàn)可知,處于不同變形階段的不同缺口角度的鐵磁構(gòu)件,磁記憶信號(hào)法向分量Hp(y)分布曲線(xiàn)表現(xiàn)出不同的非線(xiàn)性程度與幅值大小;隨著構(gòu)件缺口角度的增大,Hp(y)幅值也隨著增大。分析可知,通過(guò)磁記憶分布曲線(xiàn)的特征可大致判斷受力試件所在的變形階段。對(duì)軸承鋼40Cr鋼與20#鋼的圓棒試件進(jìn)行了應(yīng)力磁化反轉(zhuǎn)效應(yīng)的拉伸試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明:兩種鐵磁材料構(gòu)件漏磁場(chǎng)強(qiáng)度與拉應(yīng)力的變化關(guān)系均表現(xiàn)出應(yīng)力的磁化反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。不同的鐵磁材料構(gòu)件,其變化關(guān)系曲線(xiàn)形狀有所不同,具體表現(xiàn)為磁化反轉(zhuǎn)特征磁化反轉(zhuǎn)極值點(diǎn)位置、漏磁場(chǎng)強(qiáng)度最大變化量ΔBmax變化規(guī)律的不同。其次,研究了磁化前歷效應(yīng)對(duì)鐵磁構(gòu)件應(yīng)力磁化反轉(zhuǎn)效應(yīng)的影響規(guī)律�？芍�,磁化前歷效應(yīng)并不影響應(yīng)力磁化反轉(zhuǎn)極值點(diǎn)位置,只對(duì)漏磁場(chǎng)強(qiáng)度最大變化量ΔBmax值產(chǎn)生影響;其中,磁化方向?qū)Ζmax值的變化方向有影響,對(duì)其變化率無(wú)影響。最后,建立了應(yīng)力等效磁場(chǎng)模型和應(yīng)力的磁導(dǎo)率模型的應(yīng)力磁化反轉(zhuǎn)模型,都很好的反映了應(yīng)力磁化反轉(zhuǎn)現(xiàn)象及基本特征,這與試驗(yàn)結(jié)果基本一致。以上結(jié)論不僅豐富了金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)基礎(chǔ)理論,而且極大的推動(dòng)了磁記憶檢測(cè)技術(shù)定量化評(píng)價(jià)體系的建立。
【關(guān)鍵詞】：金屬磁記憶 力-磁效應(yīng) 有限元分析 磁化反轉(zhuǎn) 磁化前歷效應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG115.28
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 課題研究的背景及意義9-11
• 1.2 金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀11
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容13-14
• 第二章 金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)14-26
• 2.1 鐵磁材料的磁學(xué)特性14-18
• 2.1.1 物質(zhì)的磁性14-15
• 2.1.2 自發(fā)磁化與磁疇15-17
• 2.1.3 磁化曲線(xiàn)與磁滯回線(xiàn)17-18
• 2.2 應(yīng)力集中18-20
• 2.3 金屬磁記憶檢測(cè)原理20-25
• 2.3.1 磁機(jī)械效應(yīng)20-21
• 2.3.2 磁記憶檢測(cè)原理21-24
• 2.3.3 磁記憶檢測(cè)技術(shù)評(píng)價(jià)判據(jù)24-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第三章 應(yīng)力磁化及反轉(zhuǎn)效應(yīng)的數(shù)值模擬研究26-43
• 3.1 力-磁效應(yīng)耦合分析的基本理論26-30
• 3.1.1 力-磁效應(yīng)有限元分析理論基礎(chǔ)26-28
• 3.1.2 耦合場(chǎng)分析類(lèi)型28-29
• 3.1.3 力-磁效應(yīng)耦合模型29-30
• 3.2 應(yīng)力磁化及反轉(zhuǎn)效應(yīng)的ANSYS仿真30-33
• 3.2.1 有限元模型的建立31-32
• 3.2.2 網(wǎng)格劃分32-33
• 3.2.3 加載與求解33
• 3.3 有限元仿真結(jié)果分析33-41
• 3.3.1 試件內(nèi)部應(yīng)力分布規(guī)律33-34
• 3.3.2 試件空間漏磁場(chǎng)分布規(guī)律34-38
• 3.3.3 應(yīng)力與試件漏磁場(chǎng)關(guān)系的分布規(guī)律38-39
• 3.3.4 相關(guān)因素對(duì)力-磁效應(yīng)的影響39-41
• 3.4 本章小結(jié)41-43
• 第四章 應(yīng)力磁化及反轉(zhuǎn)效應(yīng)的試驗(yàn)研究43-66
• 4.1 試驗(yàn)設(shè)備43-44
• 4.2 含不同角度缺口的鐵磁構(gòu)件拉伸試驗(yàn)44-48
• 4.2.1 試驗(yàn)材料及方案44-45
• 4.2.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析45-47
• 4.2.3 試驗(yàn)小結(jié)47-48
• 4.3 40Cr鋼應(yīng)力磁化反轉(zhuǎn)效應(yīng)的拉伸試驗(yàn)48-53
• 4.3.1 試驗(yàn)材料及方案48-49
• 4.3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析49-52
• 4.3.3 試驗(yàn)小結(jié)52-53
• 4.4 磁化前歷效應(yīng)對(duì)應(yīng)力磁化反轉(zhuǎn)特征的影響研究53-61
• 4.4.1 試驗(yàn)材料及方案53-55
• 4.4.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析55-61
• 4.4.3 試驗(yàn)小結(jié)61
• 4.5 應(yīng)力磁化反轉(zhuǎn)效應(yīng)的物理模型61-64
• 4.5.1 應(yīng)力等效磁場(chǎng)模型62-63
• 4.5.2 應(yīng)力的磁導(dǎo)率模型63-64
• 4.6 本章小結(jié)64-66
• 第五章 結(jié)論與展望66-68
• 5.1 結(jié)論66-67
• 5.2 研究展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和參加科研情況71-72
• 致謝72-73

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 李一;任尚坤;;鐵磁試件靜載拉伸時(shí)應(yīng)力磁化的反轉(zhuǎn)效應(yīng)[J];鋼鐵研究學(xué)報(bào);2013年03期

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本文編號(hào)：704405