基于金屬磁記憶法的鐵磁材料早期損傷檢測與評價的實驗研究.pdf

1、彈性應力集中、微觀塑性變形等引起的早期物理性損傷會降低工程材料和結構的承載能力，甚至最終導致災難性突發(fā)事故的發(fā)生，因此對其實現(xiàn)有效監(jiān)測是確保工業(yè)運行安全的關鍵。傳統(tǒng)漏磁檢測雖然在工程中已得到廣泛應用，但這類強磁檢測技術不適用于對材料早期損傷的檢測。近十幾年來發(fā)展起來的金屬磁記憶檢測法是一種被動式弱磁檢測技術，通過檢測被測對象由于局部應力集中或損傷形成的表面自發(fā)漏磁場確定損傷位置及損傷程度。理論上說該方法可能是目前最有希望可以實現(xiàn)對鐵磁材

2、料及結構進行早期診斷的無損檢測方法。但是由于該方法發(fā)展時間較短，影響因素眾多，目前在工程應用中只作為確定缺陷可能存在位置的一種初步檢測手段，無法提供定量化結果。本文利用金屬磁記憶檢測技術測試了含孔鐵磁材料試樣單向拉伸、非鐵磁—鐵磁和鐵磁—鐵磁接觸下漏磁信號的變化特征，并在分析漏磁信號變化力磁機制的基礎上，提出了相應的損傷判據(jù)，根據(jù)漏磁信號的梯度曲線獲得了損傷評價參數(shù);最后進行了數(shù)值模擬，并利用實驗提出的損傷判據(jù)和評價參數(shù)，對損傷區(qū)的反演

3、進行了初探。主要研究內容包括：
　　⑴針對含孔45號鋼試樣進行了單向拉伸實驗，提出了塑性損傷判據(jù):在應力集中部位，法向漏磁信號發(fā)生較明顯的波動變化，漏磁梯度出現(xiàn)極值，切向漏磁信號出現(xiàn)一個較為明顯的極值，漏磁梯度出現(xiàn)峰—峰值變化并在應力集中的中心位置過零點。
　?、崎_展非鐵磁（銅質）圓壓頭與45號鋼試樣間的接觸實驗，提出了接觸應力集中的損傷判據(jù):沿垂直于加載方向，法向漏磁信號的梯度值出現(xiàn)極值，同時切向漏磁信號的梯度值出現(xiàn)峰—峰

4、值變化并在應力集中的中心位置過零點。同時開展了鐵磁圓壓頭與45號鋼試樣間的接觸實驗，發(fā)現(xiàn)其漏磁信號變化特征與銅質圓壓頭實驗完全不同，相應的損傷判據(jù)為:法向漏磁信號出現(xiàn)一個極值，漏磁梯度出現(xiàn)峰—峰值變化并在接觸區(qū)中心位置過零點;切向漏磁信號出現(xiàn)峰—峰值變化并且過零點，漏磁梯度出現(xiàn)極值。
　　⑶開展了非鐵磁（銅質）和鐵磁平壓頭與45號鋼試樣的接觸實驗。其中銅質和退磁處理的鐵磁平壓頭接觸實驗中漏磁信號的變化曲線均可看作由相同工況下圓壓頭

5、的結果疊加而成，因此可參照圓壓頭的情況建立損傷判據(jù)。未退磁處理的鐵磁平壓頭接觸的漏磁信號特征則有很大的不同，相應的損傷判據(jù)為;法向漏磁信號的曲線斜率出現(xiàn)明顯的變化，漏磁的梯度出現(xiàn)兩個反向的峰—峰值變化并出現(xiàn)兩個過零點;切向漏磁信號出現(xiàn)兩個明顯的峰值，漏磁的梯度出現(xiàn)一個波峰和一個波谷。
　?、扔陕┐判盘柤捌涮荻惹€均可獲得一些特征參量用以評價損傷的情況（包括損傷程度和范圍等）。但梯度曲線能夠清除外部磁場的影響，且能突出反映損傷局部化