鐵磁性材料裂紋萌生與擴(kuò)展的金屬磁記憶檢測技術(shù)研究.pdf

1、鐵磁性材料裂紋萌生與擴(kuò)展的鐵磁性材料裂紋萌生與擴(kuò)展的金屬磁記憶檢測技術(shù)研究金屬磁記憶檢測技術(shù)研究Studyonmetalmagicmemytestingofthecrackinitiationpropagationoftheferromagicmaterial學(xué)科專業(yè)：材料工程研究生：王文絢指導(dǎo)教師：邸新杰副教授企業(yè)導(dǎo)師：白世武教授級高工天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二零一二年十二月中文中文摘要摘要金屬磁記憶是一種新型的磁性無損檢測方法，它

2、利用材料內(nèi)部應(yīng)力場與磁場之間的關(guān)系，對以應(yīng)力集中為主要特征的材料缺陷進(jìn)行檢測。但由于實際結(jié)構(gòu)中影響材料表面磁場信號干擾因素很多，目前尚未完全明確磁記憶信號與材料內(nèi)部損傷之間量化關(guān)系。本文針對目前磁記憶檢測技術(shù)存在的問題，Q235B鋼為研究對象，分析靜拉伸和疲勞載荷作用下的磁記憶信號的變化規(guī)律，對試件的損傷程度進(jìn)行定量評估。首先，以恒定速率增大載荷對含有缺口的試件進(jìn)行靜拉伸試驗，并檢測拉伸過程中試件表面固定位置的磁場信號，另外利用有限元軟

3、件對拉伸試驗中試件的內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析。結(jié)果表明：在拉伸過程中，試件內(nèi)部的應(yīng)力大小與檢測的磁信號之間存在對應(yīng)關(guān)系。在彈性變形階段，磁記憶信號會隨著拉伸應(yīng)力的增加而線性增加，其強(qiáng)度梯度隨著拉伸應(yīng)力的增加而降低；進(jìn)入塑性變形階段后，變化速率降低，當(dāng)應(yīng)力大于110MPa(0.47ReL)時，磁記憶信號和其強(qiáng)度梯度到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)。其次，分別改變載荷波形和應(yīng)力比等因素對含有缺口的Q235B試件和焊接試件進(jìn)行低周疲勞試驗，并每隔一定的循環(huán)次數(shù)測量試

4、件表面固定測量通道的磁記憶信號，研究波形和應(yīng)力比等因素對磁記憶信號的影響。結(jié)果表明：在裂紋萌生階段，缺口尖端檢測到的磁記憶信號沒有出現(xiàn)過零點的現(xiàn)象，其強(qiáng)度梯度沒有峰值；在裂紋擴(kuò)展階段，磁記憶信號會在裂紋處發(fā)生明顯異變，其強(qiáng)度梯度出現(xiàn)峰值。磁記憶信號的幅值和其強(qiáng)度梯度峰值的絕對值都會隨著損傷程度的增加而增加。載荷波形和應(yīng)力比會對試件的應(yīng)力集中程度和檢測的磁記憶信號有影響。磁記憶信號及其特征向量可以用于預(yù)測試件斷裂位置和表征試件損傷程度。焊