鐵磁構(gòu)件應(yīng)力恒磁檢測原理與方法研究.pdf

1、如何便捷地獲取構(gòu)件應(yīng)力狀態(tài)對保證其安全使用具有重要意義。針對現(xiàn)有應(yīng)力電磁方法多采用時變磁場作為激勵磁場，存在線圈纏繞困難、長時激勵線圈發(fā)熱以及渦流影響檢測結(jié)果的不足，本學(xué)位論文提出研究鐵磁構(gòu)件應(yīng)力恒磁檢測原理與方法，利用恒定磁場激勵下，構(gòu)件上產(chǎn)生的空間變化磁場實現(xiàn)應(yīng)力檢測，突破現(xiàn)有時變磁場方法的限制。
　　首先，提出了一種基于磁彈效應(yīng)的應(yīng)力恒磁檢測原理，克服現(xiàn)有時變磁場應(yīng)力檢測中渦流效應(yīng)對檢測結(jié)果的影響，給出了一種均勻應(yīng)力下鐵磁構(gòu)

2、件起始磁化曲線恒磁推算方法。采用空間變化恒定磁場作為激勵磁場，在滿足局部均勻與全局衰減正交條件的空間變化磁場作用區(qū)域內(nèi)，由構(gòu)件與空氣分界面上的軸向和法向磁感應(yīng)強度推算構(gòu)件起始磁化曲線。直流線圈恒定磁化構(gòu)件的仿真實驗結(jié)果驗證該原理的正確性，為恒定磁場激勵下獲取應(yīng)力表征磁參數(shù)提供了理論支撐。
　　其次，結(jié)合鐵磁構(gòu)件應(yīng)力實際檢測需求，提出了鐵磁構(gòu)件應(yīng)力恒磁檢測傳感方法，包括永磁恒定磁場激勵方法和分界面上磁感應(yīng)強度推算方法。采用永久磁鐵代

3、替直流線圈勵磁，在被檢構(gòu)件上產(chǎn)生滿足局部均勻與全局衰減正交條件的空間變化磁場；并提取構(gòu)件表面不同提離下的軸向和法向磁感應(yīng)強度，分別采用多項式外推法和高斯定理外推法推算分界面上的軸向和法向磁感應(yīng)強度。實驗測試結(jié)果表明該傳感方法可行，為便捷獲取鐵磁構(gòu)件應(yīng)力表征磁參數(shù)提供了新途徑。
　　再次，剖析基于微分磁導(dǎo)率和表面磁感應(yīng)強度的鐵磁構(gòu)件應(yīng)力恒磁檢測磁參數(shù)表征方法。從原理上獲取了高碳鋼和中碳鋼微分磁導(dǎo)率同應(yīng)力的關(guān)系方程，以及構(gòu)件表面軸向和

4、法向磁感應(yīng)強度關(guān)于應(yīng)力導(dǎo)函數(shù)間的關(guān)系方程；通過對比兩種表征方法得到的特征參數(shù)隨應(yīng)力的變化關(guān)系曲線，確定微分磁導(dǎo)率[μd](H=10000)為高碳鋼制鋼絲應(yīng)力表征磁參數(shù)，起始微分磁化率倒數(shù)[1/χd]H=0為中碳鋼制鋼棒應(yīng)力表征磁參數(shù)。
　　最后，研制了一套鐵磁構(gòu)件應(yīng)力恒磁檢測原理樣機，包括鐵磁構(gòu)件應(yīng)力恒磁檢測傳感器、數(shù)據(jù)采集單元、應(yīng)力恒磁檢測軟件等。測試表明該原理樣機應(yīng)力檢測誤差小于7％，且可獲取鐵磁構(gòu)件起始磁化曲線，誤差小于10