鋼軌作為鐵磁性材料之一是鐵路交通運輸中的基礎,長期服役過程中,受到外部載荷的作用會發(fā)生彈塑性變形形成應力集中區(qū)或宏觀裂紋,進而引發(fā)安全事故,因此對鋼軌的無損評估有著十分重要的意義。本文針對實際工程應用中檢測條件的不同,研究了移動和振動測量條件下的磁記憶檢測技術,并應用于鋼軌的應力集中及裂紋檢測。主要從以下幾方面展開研究:(1)針對磁記憶信號與應力集中之間定量關系的理論模型尚不完善的問題,研究了磁記憶效應的力磁耦合關系,并進行相關建模與仿真�；诖排紭O子理論,建立了應力集中和裂紋缺陷的漏磁場模型,數(shù)值分析了缺陷參數(shù)與漏磁場之間的關系,為后續(xù)實驗提供理論依據(jù)。(2)研究了探頭相對于構件表面平行移動時,構件表面法向磁記憶信號的特征,分析了探頭移動速度對磁記憶信號的影響;以及非移動狀態(tài)下,為提高信噪比而采用的振動掃描構件表面法向磁場梯度的磁記憶方法,推導了傳感器輸出與法向磁場梯度的關系;搭建了移動/振動的磁記憶雙模式檢測系統(tǒng)并對各個模塊的設計原理進行詳細介紹。(3)利用磁記憶法對Q235鋼棒進行了拉伸時的應力集中測試實驗,研究了法向磁場梯度與應力集中系數(shù)的關系。對人工裂紋鋼軌樣例及自然損傷裂紋...

【文章頁數(shù)】：94 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
        1.1.1 鋼軌檢測的必要性
        1.1.2 鋼軌中應力和裂紋分類
    1.2 鐵磁性構件無損檢測技術概述
        1.2.1 超聲波檢測
        1.2.2 漏磁檢測
        1.2.3 磁粉檢測
        1.2.4 磁記憶檢測
        1.2.5 渦流檢測
    1.3 磁記憶檢測國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要工作與內(nèi)容組織安排
第二章 金屬磁記憶檢測基本理論
    2.1 鐵磁性物質的基本性質
        2.1.1 物質的磁性來源
        2.1.2 力學特性
        2.1.3 磁化曲線和磁滯回線
        2.1.4 自發(fā)磁化
    2.2 金屬磁記憶檢測機理
        2.2.1 磁記憶效應
        2.2.2 磁機械效應
        2.2.3 基于磁機械效應的自有漏磁場理論
        2.2.4 基于微磁化的磁導率變化理論
        2.2.5 基于磁偶極子的漏磁場物理模型
    2.3 本章小結
第三章 金屬磁記憶力磁耦合關系建模與仿真
    3.1 力磁耦合建模與仿真理論知識
        3.1.1 第一性原理
        3.1.2 密度泛函理論
        3.1.3 力磁耦合關系算法
    3.2 磁記憶效應的第一性原理計算
        3.2.1 磁記憶效應的力磁耦合模型
        3.2.2 力磁耦合模型優(yōu)化
        3.2.3 建模與仿真步驟
    3.3 磁記憶效應力磁耦合關系研究
    3.4 本章小結
第四章 金屬磁記憶檢測系統(tǒng)設計
    4.1 金屬磁記憶檢測硬件框架
        4.1.1 系統(tǒng)原理框圖
        4.1.2 基于磁場梯度測量的振動法介紹
        4.1.3 傳感器輸出與法向磁場梯度關系
        4.1.4 移動法檢測介紹與速度影響分析
        4.1.5 傳感器選型
    4.2 振動模式硬件電路設計
        4.2.1 信號發(fā)生器電路
        4.2.2 壓電雙晶片升壓驅動模塊
        4.2.3 信號預處理電路
        4.2.4 正交矢量鎖相放大模塊
    4.3 移動模式硬件電路設計
    4.4 電源模塊
    4.5 磁記憶軟件設計模塊
        4.5.1 信號采集模塊
        4.5.2 上位機開發(fā)環(huán)境
        4.5.3 上位機界面程序設計
    4.6 本章小結
第五章 金屬磁記憶檢測實驗研究
    5.1 移動振動檢測對比實驗
        5.1.1 人工裂紋缺陷鋼軌實驗設計
        5.1.2 實驗結果對比分析
    5.2 鋼軌自然損傷裂紋檢測實驗
        5.2.1 自然損傷檢測實驗
        5.2.2 實驗結果分析
        5.2.3 重復性實驗對比分析
    5.3 法向磁場梯度與應力關系
        5.3.1 拉伸實驗設計
        5.3.2 實驗結果分析
    5.4 鋼軌高速巡檢實驗
        5.4.1 高速巡檢實驗平臺
        5.4.2 檢測裝置及設備
        5.4.3 實驗結果分析
        5.4.4 實驗影響因素分析
    5.5 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 總結
    6.2 展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文



本文編號：3860080