应力集中引起的金属磁记忆现象的研究
基于磁记忆检测的应力集中程度分级试验研究及其在钻机评估中的应用
厶／ ＊ ｋ
（） … １
式 中， Ｋ 为 应力 集 中区金 属磁 场强 度变 化表 征 的漏磁 场梯 度值 ，Ａ／ ／ ｍ △Ｈ ｙ） （ ｍ） ｒ ａ （ 为位于应 力 集 中线 两 侧 同等线段 上两 检测 点之 间磁场 Ｈ ｙ）的差 ， ｍ； 为 两测 点与 应力 集 中线之 间的距 离 ， （ Ａ／ ｚ ｋ ｍｍ。 ２ 应 力集 中磁 效应 系数 ｍ 求 出了被 测构 件 的磁 场 法 向分 量 Ｈ ｙ）梯度 Ｋｉ ， 据 实 际检 测对 ） （ 后 根
最大值 ， 法 向分 量 Ｈ ｙ 而 （ ）改变 符号且 具有 零值 点 。 由于 铁磁 性 构件 所 受 的应 力 会 以特 定 的磁 场 形式 在 构件 表面 反映 出来 ， 因此 ， 过对 构件表 面磁 场 的检测 ， 通 就能 够对 构件 所受 应力 状况 进行 评估 。 磁记 忆检测
象， 经过 试验 或者检 测经 验 ， 以确定 应 力集 中 区临界 Ｋｉ值 （ ， 可 Ｋｉ） 然后 计算 被 测对 象 超 临界 （ Ｋｉ）应 力
集 中 区 Ｋｉ 的算 术平 均值 Ｋ
Ｋ ：一∑聪 Ｉ
［ 收稿 日期 ］ ２ ０ ０ ７一Ｏ —２ １ ８ ［ 金 项 目］ 中 国石 油 天 然 气 集团 公 司重 点 项 目 （ ３ ４ １ ｏ ） 基 ＯＢ １２９。
金 属磁 记忆检 测是一 项新 型无 损检 测技术 ［ ，它能够 检测 铁磁 体 构件 中应力 集 中缺陷 的位置 以及 因 １ ］ 应 力 集 中产 生 的裂纹 。铁磁构 件在 外应 力 和地磁 场 的共 同作 用 下 ，在构件 的应 力集 中 区引发 了磁 畴组织 沿地 磁场 的定 向和不可 逆 的重 新取 向 ，并在 应力 消除后 保 留这种 磁状 态 的不 可逆变 化 ，以微弱 的漏 磁场 的形式 在工件 表 面表现 出来 ，这就 是铁 磁性 金属 的磁 记忆 效 应 ，并且 该 漏 磁场 的 切 向分量 Ｈ Ｘ） 有 （ 具
基于金属磁记忆效应30CrMo钢应力集中试验研究
Ｌ Ａ Ｎ Ｑｉ ｎ ｇ— ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｚ ＨＡ ＮＧ Ｌ ｕ—ｇ ｅ ｎ ， Ｌ Ｉ Ｕ Ｗｅ ｉ —ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ， Ｔ ＡＮ Ｇ Ｘ ｉ ｎ—ｗ ｅ ｎ ，
Ｚ ＨＡＮ Ｇ Ｑｉ ， Ｓ ＯＮ Ｇ Ｋａ ｉ （ １ ． Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｘ ｉ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｂ ｏ ｉ ｌ ｅ ｒ ａ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ Ｖ ｅ ｓ ｓ ｅ ｌ Ｉ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ， Ｎ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ３ ３ ０ ０ ２ ９， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ４ ２ ． ２ ； Ｔ Ｇ １ １ ５ ． ２ 文献标 志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １ — ４ ８ ３ ７ （ ２ ０ １ ７ ） １ ２— ０ ０ ０ ８— ０ ７
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ４ ８ ３ ７ ． ２ ０ １ ７ ． １ ２ ． ０ ０ ２
Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ａ ｅ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ Ａ ｓ ｔ ｒ ｏ ｎ ａ ｕ ｔ ｉ ｃ ｓ ， Ｎ ａ ｎ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ３ ３ ０ ０ ６ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂｓ ｔ ｒ ａｃ ｔ ： Ａｉ ｍｉ ｎ ｇ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ｃ ｏ ｎ ｃ ｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｎ ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ａ ｐ ｐｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ — ｄ ｉ ｍｅ ｎ ｓ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ
基于强化磁记忆的铁磁构件应力检测方法研究
基于强化磁记忆的铁磁构件应力检测方法研究作者：邱忠超于瑞红陈逊谢维石亚男来源：《机电信息》2020年第06期摘要：磁記忆检测方法可快速检测铁磁构件应力集中区域，对其早期损伤进行及时诊断。
针对磁记忆信号为地磁场激励条件下的弱磁信号，容易受周围环境噪声干扰的问题，提出采用加强外磁场激励来强化有用磁记忆信号，抑制干扰因素的不利影响。
实验结果表明，该方法可以有效突出磁信号，提高检测系统的灵敏度，为磁记忆检测技术的工程推广应用奠定了一定基础。
关键词：强化磁记忆;铁磁构件;早期损伤;灵敏度0 引言1997年，在美国旧金山举行的第50届国际焊接学术会议上，俄罗斯学者Doubov首次提出金属应力集中区的磁记忆效应，并形成一套无损检测与诊断方法——金属磁记忆检测技术[1]。
磁记忆效应是指铁磁构件在使用过程中受地磁场和载荷的共同作用，由于铁磁材料内部应力分布的不均匀使材料表面磁场发生变化，导致泄漏磁场产生[2]。
但是，磁记忆检测技术在实际工程推广应用时遇到了一些难以解决的瓶颈问题，如磁记忆检测属于地球弱磁场检测方法，输出磁信号比较微弱，易受外界环境因素干扰，导致检测结果失真[3-4]。
针对磁记忆信号为地磁场激励条件下的弱磁信号，容易受周围环境噪声干扰的问题，提出采用加强外磁场激励来强化有用磁记忆信号，抑制干扰因素的不利影响。
本文通过搭建磁记忆检测系统对提出的强化磁记忆检测方法进行验证。
1 强化磁记忆检测实验以Q235钢平板试件作为研究对象，试件厚度为4 mm，如图1所示。
在铁磁试件表面用黑色笔画一条直线，每间隔5 mm标记一个点，共21个检测点。
将试件设计成中部沿轴线逐渐变化的圆弧状形式，这样可以使得每个检测点都产生不同的应力。
为了尽可能减小剩磁，通过TC-50退磁器对试件提前进行退磁处理。
图2为实验室已搭建的磁记忆检测系统框图，在地磁场与外加弱磁场激励下对铁磁试件进行静拉伸实验，同时采用TSC-1M-4磁检测仪沿试件自上而下在位采集试件表面各点处的法向磁场。
金属磁记忆检测井下套管应力集中的研究
Байду номын сангаас
关键词 ：测井方法 ； 金属磁记忆 ；套管检测 ； 应力 ；小波分析 ； 阻传感器 磁
中 图分 类 号 ：Ｔ ９ ７ １ Ｅ ２ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｏｎ Ｔｅ ｔｎ ｔｅ ｓ Ｃｏ ｃ ｎ ｒ ｔｏ Ｚｏ ｅ ｏ ｓ ｉ ｇ Ｓ ｒ ｓ ｎ ｅ ｔ ａ ｉ ｎ ｎ ｆＢｏｒ ｈｏｅ Ｃａ ｉ ｇ ｗｉｈ ｅａ ａ ｎ ｔｃ Ｍ ｅ ｒ ｅ ｌ ｓ ｎ ｔ Ｍ ｔ ｌＭ ｇ ｅ ｉ ｍｏ ｙ
维普资讯
第 ３ Ｏ卷
第３ 期
测
井
技
术
Ｖｏ Ｏ Ｎｏ ３ Ｌ３ ．
２０ 年 ６ ０６ 月 文 章 编 号 ：０ ４１３ （０ ６ ０ —１８０ １０ —３ ８ ２０ ）３０ ９—４
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ｐ ｐ ｒ ｈ ａ ｄ ｒ ｔ ｕ ｔ ｒ ｆ ｈ ｙ ｔ ｍ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ ｎ ｏ ｉ ｎ ｆ ａ ｔｓ ｎ ｏ ｉｃ ｉｓａ ｅｇ ｖ ａ ｅ ，ｔ ｅ ｈ ｒ ｗａ ｅｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｅ ｓ ｓ ｅ ｉ ｉ ｔ ｏ ｕ ｅ ，ａ ｄ ｓ ｍｅ ｓｇ ｉｉ ｎ ｅ ｓ ｒ ｃｒ ｕ ｔ ｒ ｉ － ｔ ｓ ｃ ｅ ｔ ｉ ｈ ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ａ ｄ ｓ ｎ ｉ ｖ ｔ ． Ｆａ ｔ ｅ ， ｔ ｅ ａ ａ ｔｖ ｖ ｌ ｔ ｄ ｎ ｉ ｉ ｇ ｍｅ ｈ ｄ ａ ｄ ｄ ｔ ｎ ｗｉ ｈ ｇ ｅ ｉ ｉ ｔ ｎ ｅ ｓｔ ｉｙ ｈ ａ ｉ ｉ ｒ ｈ ｒ ｈ ｄ ｐ ｉ ｅ ｗａ ｅｅ ｅ ｏ ｓｎ ｔ ｏ ｎ ａ ａ
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拉压不同应力对磁记忆信号的影响及机理
拉压不同应力对磁记忆信号的影响及机理1.引言磁记忆技术是一种非破坏性检测手段，可以用于金属结构的表面缺陷和裂纹的检测。
应用磁记忆技术需要对其工作原理和影响因素进行深入了解。
本文将重点讨论拉压不同应力对磁记忆信号的影响及机理。
2.磁记忆技术的基本原理磁记忆技术是通过检测金属结构表面的微小磁场变化来判断金属结构的缺陷和裂纹。
每个物质都拥有一定的磁性，在不同的载荷作用下，表面磁场强度会发生微小变化。
磁记忆技术是基于这种原理进行的，使用磁场传感器对金属结构表面的微小磁场进行检测，得出检测数据后，再通过分析处理得出金属结构中的缺陷和裂纹。
3.拉压不同应力对磁记忆信号的影响拉压不同应力会影响金属结构的表面磁场分布，从而影响磁记忆信号。
一般来说，金属结构在不同应力作用下的表面磁场中，磁记忆信号也会有不同的变化。
3.1拉应力对磁记忆信号的影响拉应力会使金属结构表面形变，从而影响表面磁场的分布情况，进而影响磁记忆信号。
一般来说，在拉应力的作用下，表面磁场变弱，磁记忆信号减小。
而当拉应力超过一定阈值时，磁记忆信号会出现饱和现象。
3.2压应力对磁记忆信号的影响与拉应力不同，压应力会导致金属结构表面磁场的增强，磁记忆信号也会随之增加。
当压应力超过一定阈值时，磁记忆信号会出现饱和现象。
4.机理分析磁记忆信号与金属结构的物理性质有关，包括金属的磁性、外界磁场的作用、金属结构的形变等。
拉压不同应力下金属结构表面的磁场分布情况也都不同，这会对磁记忆信号产生影响。
在拉应力作用下，金属结构表面被拉伸变形，形变后的表面磁场分布情况与未形变状态有很大不同，磁场的分布比较均匀，磁强度也大大降低。
这种变化会对表面磁场造成一定的噪声，从而影响磁记忆信号的检测。
相反，在压应力作用下，金属结构表面受到挤压，形变后的表面磁场分布更加集中，磁强度得到增强。
这种变化会对表面磁场产生一定的增强效应，从而增强磁记忆信号的检测。
5.总结磁记忆技术是一种非破坏性检测手段，可以用于金属结构表面缺陷和裂纹的检测。
利用金属磁记忆法检测应力集中
利用金属磁记忆法检测应力集中1、前言金属磁记忆检测法是俄罗斯动力诊断公司的杜波夫教授于1994年提出的，并于近期发展起来的用来检测材料应力集中和疲劳损伤的崭新的无损检测方法。
其原理是利用铁磁工件在受载工作过程中，在应力和变形区域内产生的磁场状态的不可逆变化。
在该区域内发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向的和不可逆的重新取向，而且这种磁场状态的不可逆变化在工作载荷消除后不仅会被保留，还与最大作用应力具有某种联系。
采用专门的仪器测量工件表面的磁场，即可发现工件上存在的高应力集中部位，而往往在这些部位容易产生应力腐蚀开裂和疲劳损伤，对于高温设备还容易产生蠕变损伤。
金属磁记忆检测法于1998年由杜波夫教授介绍到我国，并于1999年开始在电力部门开展应用。
目前国内一些大学和研究所已经开展了关于检测机理方面的研究工作，并有许多检验单位使用俄罗斯动力诊断公司研制的磁记忆应力集中检测仪器在锅炉、压力容器、压力管道、飞机、气轮机和一些金属结构构件上开展了大量的检测应用，并取得了很多成果。
2、金属磁记忆法的物理原理金属磁记忆法利用的是自然磁性和金属制件的实际变形或组织变化表现出来的自身磁场的变化。
其主要依据为：磁弹性效应和磁机械效应；在应力集中区中在位错壁上磁畴边界形成和增长的效应；在金属自然磁化条件下，组织和机械不均匀性散射（漏）磁场的效应。
3、金属磁记忆法检测中主要采用的参数1）自有漏磁场Hp的法向和（或）切向分量；dHp2）在长度X上的磁场梯度)(dx4、判断金属制件是否存在应力集中的主要依据。
铁磁制件的自然残磁是在其制造过程(熔炼，锻造，热处理)中形成的。
制件实际磁组织产生机制，是结晶后在低于居里点时，并且一般是在地球磁场中冷却时出现的。
同时，实际制件的冷却过程一般是不均匀的，金属表层比内层冷却更快。
制件体积上形成热应力，由其形成晶格和磁组织。
在晶格缺陷和组织不均匀性最集中的部位(如位错滑移部位)产生磁畴边界固结点并以漏磁场法向分量符号变更线(Hp=0线)的形式表现到制件表面。
金属磁记忆检测方法及试验研究
华中科技大学硕士学位论文金属磁记忆检测方法及试验研究姓名：王欢申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：康宜华;武新军20050429摘 要设备的零部件和金属构件发生的损坏，80％是由于各种微观和宏观机械应力集中所导致的疲劳失效。
金属磁记忆检测方法可以实现对铁磁性构件应力集中损伤的早期诊断，对防止突发性的疲劳损伤事故具有非常重要的意义。
本文首先总结了铁磁性构件的各种应力检测方法，对比了国内外的相关研究现状，且从铁磁性材料的磁化理论和基本现象出发研究了磁记忆检测的原理，并在此基础上介绍了用于本课题试验研究的磁记忆检测系统；然后根据金属磁记忆检测原理可以由拉伸试验得到验证的理论，预制了一批钢棒试件进行静拉伸试验过程中的磁记忆信号分布变化与应力场关系的初步定性研究，总结其磁记忆现象的特点，并通过试验分析了磁记忆检测的影响因素；由于钢丝绳受力和结构制造等的复杂性其疲劳检测一直以来很难开展，最后建立了模拟钢丝绳的实际工作状态的试验装置，尝试检测三个不同工作段疲劳循环过程中的磁记忆信号，通过MATLAB软件进行去噪处理后进行分析比较，得到钢丝绳疲劳循环过程中的磁记忆现象的特点。
通过试验可以发现，磁记忆检测根据磁性的变化来判断应力集中和缺陷的存在，大部分零值点和磁场畸变处均对应了应力集中和缺陷。
因此，作为一种新的无损检测方法，无论从理论上还是实践中都是切实可行的。
关键词：铁磁性磁记忆检测应力集中动疲劳静拉伸 MATLABAbstractThe fatigue invalidation made by the kind of microcosmic and macroscopical mechanical stress concentrate 80% resulted in equipment part and metal components damage. The metal magnetic memory testing method can diagnose stress concentrate zone of the ferromagnetic which the damage is going to appear in advance, thus realize to predict destruction. So it is very important to avoid the unplanned fatigue failure.First, the thesis expounded the kind of stress testing of ferromagnetic part and the current developing status around the world, the devise of metal magnetic memory testing system was introduced basing on the elements of metal magnetic memory testing being studied from the quest for the magnetization theory and basic phenomenon of ferromagnetic material. Second, according to the theory of magnetic memory testing can be validated by tension experiment, a passel of steal bar had been made to primary discuss the relation of magnetic signal distributing and stress field under static tension experiment, then summarized the characteristic of magnetic memory phenomenon during the static tension course and analyzed the influencing factor. Finally, because wire ropes fatigue testing is very hard to develop for its characteristic of being forced and construct, so experiment equipment simulating wire ropes actual working estate was been set up to test the magnetic memory signal distributing of three inspected segment during the fatigue circling course at last, the yawp of signal is been eliminated by MATLAB, then attained the characteristic of magnetic memory phenomenon during the circling course by analyzing and comparing the signal .We can find that stress concentrate and flaw can be judged basing the change of their magnetism with metal magnetic memory testing by analyzing the signal, much of point of zero and exception magnetic field is corresponding to them. So metal magnetic memory testing is feasible from theory and practice as a new non-destructive testing.Keywords: ferromagnetic magnetic memory testing stress concentrate dynamic fatigue static tension MATLAB√独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
金属磁记忆论文概述
在应力集中系数Kt=5时做同样的实验
对上两次试验进行比较
竖坐标K为磁场变化梯度， 横坐标为循环次数， 由图可知应变集中系数越大， 在同样的循环次数下K值明 显增加。
结论： 可以推测，服役过程中在裂纹部位的异变峰信号必然具有强烈的 磁场变化梯度，依靠磁场变化梯度 K 值可以辨别应力集中程度不同 的缺陷。
金属磁记忆检测技术在国外的应用情况：
20世纪90年代,俄罗斯学者首先提出一种新的金属诊断 技术———金记磁记忆检测 1999年2月,在莫斯科举办了第一届《使用金属磁记忆法 诊断设备和结构》的国际会议。 近年来，俄罗斯“动力诊断”公司开发的方法和仪表仍 然保持着较大的优越性和领先水平。
测量方法： 1.在每一个测量道上确定磁场Hp的量距 2.传感器1、2之间的距离Δlk不超过管子的壁 厚。 3.评估磁场变化强度系数Kn 4. 表示残余应力集中区。
基本原理： 金属磁记忆法的基本原理是记录处于地磁场环 境下金属设备受工作载荷作用在局部应力集中区里产 生的自有漏磁场。而正是在应力集中区里腐蚀、疲 劳和蠕变过程最剧烈,在这些区域中发生的组织变化 最大。 在应力集中区会形成最大的漏磁场Hp的变化, 这种磁状态的不可逆变化在工作载荷消除后继续保 留,从而可以通过检测漏磁场的变化,准确推断出工 件的应力集中区。
焊接裂纹位置的确定：
未经处理的磁记忆检测信号 从图1可以看出,直接利 用金属磁记忆信号确定焊接 裂纹的位置及其定量参数是 非常困难的,必须对其进行处 理,才有可能实现对焊接裂纹 的定量化检测。
裂纹磁记忆曲线一阶微分后的图形 由图2可以看到,在有 预制裂纹存在的位置,一阶 微分后金属磁记忆信号的 幅值要远远大于其它位置, 产生了明显波峰波谷,信号 发生了明显的畸变。 由于焊接裂纹一阶微 分后的金属磁记忆信号具 有正负跳变的特征,可以根 据检测信号的多步长微分 值是否超过门限值为判据, 实现缺陷位置的自动定位。
铬系不锈钢的磁记忆效应研究
铬系不锈钢的磁记忆效应研究铬系不锈钢是一种广泛应用于工业领域的材料，具有优异的耐蚀性和高温性能。
近年来，磁记忆效应作为一种有效的无损检测手段被越来越多地应用于材料疲劳及应力腐蚀开裂的研究中。
本文将对铬系不锈钢的磁记忆效应进行研究。
磁记忆效应是指材料在受到外力作用后，在磁场中发生形变的过程中，产生的磁畴结构发生变化，从而在材料表面上生成磁异常的现象。
铬系不锈钢是一种具有铁素体和奥氏体相的合金材料，其磁畴结构的变化与材料的应力状态密切相关。
因此，通过研究磁记忆效应可以获得铬系不锈钢的应力和疲劳状况的信息。
在实际应用中，通过使用磁传感器检测铬系不锈钢表面的磁场强度变化，可以获得材料的磁记忆信号。
通过对这些信号的处理和分析，可以获取材料的应力和疲劳信息。
磁记忆效应在铬系不锈钢中的研究主要涵盖以下几个方面。
首先，磁记忆效应在材料疲劳研究中的应用。
疲劳是材料在反复受力下出现的损伤和破坏，对于要求高强度和可靠性的工程结构而言，疲劳是一个重要的问题。
通过研究应力下的铬系不锈钢的磁记忆效应可以实时监测材料的磁异常，并通过信号分析判断材料的疲劳状况，提前预测可能出现的疲劳断裂。
其次，磁记忆效应在应力腐蚀开裂研究中的应用。
应力腐蚀开裂是材料在受到应力和腐蚀介质共同作用下发生的断裂现象。
铬系不锈钢的抗腐蚀性能是其重要的特点之一，然而在高温和高应力环境下，仍然存在应力腐蚀开裂的风险。
通过监测铬系不锈钢的磁记忆效应可以实时检测其表面的磁异常，从而判断材料是否存在应力腐蚀开裂的风险。
此外，铬系不锈钢的磁记忆效应在材料质量监测和无损检测中也具有重要意义。
通过监测材料的磁记忆信号，可以实时评估材料的质量和性能，并提供无损的检测手段。
这对于工程结构的安全和可靠性有着重要的影响。
研究铬系不锈钢的磁记忆效应，可以为其无损检测提供理论依据和技术支持。
综上所述，铬系不锈钢的磁记忆效应研究对于提高材料的工程应用价值、提升材料安全性和可靠性具有重要意义。
金属磁记忆技术的机理与试验研究
金属磁记忆技术的机理与试验研究吴大波;徐敏强【摘要】To decrease the free energy, ferromagnetic crystal would reduce the stress energy by changing its magnetic state. Under the influence of stress-induced magnetic anisotropy in the interactions of stress and geomagnetic field, the physical mechanism of magnetic memory effect is studied. Crack propagation tests are performed on plate specimens of 45 quenched and tempered steel and non-quenched and tempered steel specimen. By three-point bending fatigue experiment and measurement in situ of metallurgical microscope, the magnetic signals were scanned by TSC-1M-4. The magnetic memory signals of quenched and tempered steel specimen are significantly lower than that of the non-quenched and tempered steel specimen. After eliminating stress by quenching the specimen, the results show that different stress states have significant effect on the magnetic field characteristics of the specimen.%在外应力作用下铁磁晶体应力能会增加，其相应的总自由能也会增加，而改变铁磁晶体的磁化状态会消耗能量，并趋向于自由能最低．通过对45号调质钢和非调质钢试件分组进行三点弯曲疲劳裂纹扩展试验和金相显微镜在位显微观测，并利用TSC-1M-4检测磁场信号，发现调质钢试件的磁记忆信号明显低于非调质钢试件的磁记忆信号，在对试件调质消除内应力后，不同的应力状态对试件的磁场特征信号具有显著的影响．【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2012(044)011【总页数】4页(P36-39)【关键词】金属磁记忆;磁各向异性;应力集中;三点弯曲;热处理【作者】吴大波;徐敏强【作者单位】哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学航天学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TG115.28现代工业大量使用铁磁性金属材料制造各种设备和构件，如锅炉压力容器、管道、桥梁、铁轨、汽轮机叶片、转子等.随着服役时间的延长，这些设备和构件不可避免的因应力集中和缺陷扩展发生破坏而引发工业事故的风险越来越高.因此，无损检测技术广泛应用于工业设备维护.然而，常规无损检测技术(超声、射线、涡流、磁粉、渗透等)只能检测已经成形的裂纹或缺陷，不能对造成疲劳破坏的重要因素应力集中进行早期检测，无法避免因应力集中引起的金属疲劳导致的意外断裂的发生.正常大修周期之外，由金属疲劳引起的意外断裂导致的工业事故造成了大量的经济和社会损失.因此，急需发展新的无损检测方法实现对工业设备应力集中进行早期诊断.1999年，在汕头召开的第七届中国无损检测国际研讨会上，俄罗斯杜波夫教授［1］介绍一种新的无损检测方法——金属磁记忆技术，提出了应力集中－金属微结构变化－磁记忆效应的相关性，引起了国内无损检测领域的广泛关注.众多学者对金属磁记忆技术进行了研究，国家自然基金先后资助了十多个相关专题研究.金属磁记忆检测技术是依据对构件表面自有漏磁场(SMLF)分布的分析来定位应力集中区、缺陷、金属和焊缝组织的不均匀性的无损检测方法.学术界对金属磁记忆效应的机理有着不同的观点.以俄罗斯杜波夫教授为代表的基于磁机械效应的“自有漏磁场”理论［2］;国内，以南昌航空大学任吉林教授为代表的铁磁学磁弹性效应理论［3］，南京燃气轮机研究所仲维畅代表的非对称应力作用下铁磁材料的电磁感应理论［4］等，从不同角度来解释磁记忆效应的形成机制.金属磁记忆检测的原理是基于铁磁性构件在运行时，受工作载荷和地球磁场的共同作用，在应力和变形集中区域发生磁化强度不可逆变化［5－7］.在应力集中区域，构件表面磁场的切向分量Hp(x)具有最大值，而法向分量Hp(y)改变符号且具有零值点［8］.通过对构件表面磁场法向分量的检测，可方便的确定应力集中部位.铁磁材料被磁化时，沿磁体的某些方向容易磁化，而另一些方向较难磁化.铁磁单晶体在磁性上是各向异性的.沿铁磁体的难、易磁化轴分别进行磁化时所需要的磁化能的大小是不同的.易磁化方向所需要的磁化能最小，而难磁化方向所需要的磁化能最大.这种同磁化方向有关的能量称为磁各向异性能.磁各向异性能定义为饱和磁化强度矢量在铁磁体中取不同方向而改变的能量［9］.没有外力和磁场作用于铁磁晶体，其稳定状态的自由能为式中:Ek为磁晶各向异性能;Ems为磁弹性能;Eel为弹性能.铁磁晶体受外应力的作用，晶体将发生相应的形变.这时，晶体的自由能除由于自发形变而引起的磁弹性能外，还存在着由外应力作用而产生的非自发形变的磁弹性应力能，简称为磁应力能.铁磁晶体总的自由能为式中Eσ为应力能.铁磁单晶体在磁场作用下被磁化，磁化所做的功即自由能.铁磁晶体没有形变，磁各向异性能即磁化矢量Ms离开易磁化轴方向而增加的自由能.由于铁磁单晶体是磁各向异性，如上所述铁磁晶体的磁化功与磁化方向有关.立方晶体的总各向异性能为式中:K1、K2为各向异性常数;α1、α2、α3为磁化方向与3个晶轴之间的夹角余弦.磁化矢量离开易磁化轴方向时，晶体发生微小的形变.形变使得晶体形成新的能量平衡，总自由能达到的极小值的稳定状态.晶体发生形变，自发形变产生磁弹性能.如立方晶体的磁弹性能为式中:B1、B2为磁化与形变相互作用的磁弹性耦合系数;αi、αj为磁化方向与各晶轴间的夹角余弦;eii、eij为形变分量.晶体发生形变的弹性能为式中:exx、eyy、ezz、exy、eyz、ezx 为形变分量;C11、C44、C12为弹性模量. 外应力作用于铁磁体，铁磁晶体产生弹性应变的同时，产生应力磁各向异性.铁磁体内的磁化强度矢量取向与应力有关，改变其自发磁化方向.根据铁磁学理论，其应力能为式中:σ为应力;λs为磁致伸缩系数;θ为应力方向与磁化方向之间的夹角.根据稳定状态能量最小原则，外应力作用使得铁磁晶体增加了磁应力能，铁磁晶体总自由能增加处于不稳定状态.铁磁晶体内部磁化方向不再任意取向，通过改变磁化强度方向，磁场强度方向将趋向于与应力平行或垂直的方向，以此来抵消磁应力能增加的影响，重新达到自由能最小的稳定状态.当θ=0°或180°时，其应力能Eσ取最小值.材料的λs＞0，受到拉应力(g＞0)作用时，即拉应力将使铁磁性材料内部磁畴中的自发磁化强度矢量Ms的方向取平行或反平行于应力方向.材料的λs＜0，受到压应力(g＜0)作用时，自发磁化强度矢量Ms的方向取平行或反平行于应力方向.材料的λs＞0，受压应力(g＜0)作用，应力使Ms取垂直于应力的方向(即θ=90°或270°).材料的λs＜0，受拉应力(g＞0)作用，应力使Ms取垂直于应力的方向(即θ=90°或270°).由此可以看出，由应力引起的应力能对自发磁化强度Ms的取向产生了影响.在外应力作用下，磁弹性应力能增加，总的自由能增加，铁磁晶体产生应力致磁各向异性，铁磁晶体改变磁化强度的方向，以磁各向异性能来抵消应力能增加对总自由能的影响.由于磁滞效应的作用，从而铁磁构件内部产生大大高于地球磁场强度的磁场强度.图2为磁弹性效应示意图.图中ΔBr为残余磁感应强度，Δσ为周期应力变化量，He为外磁场.表明当铁制构件的某一部位在周期性负载和外部磁场(如地球磁场)共同作用下，出现残余磁感应强度和自磁化的增长.由于金属内部存在多种内耗效应(如粘弹性内耗、位错内耗等)，工作载荷卸载后，加载时在金属内部形成的应力集中区得以保留.应力能引发的磁畴组织重新取向排列也保留下来，并在应力集中区形成漏磁场分布.磁各向异性是铁磁晶体的1个基本属性，存在磁晶各向异性，形状各向异性，应力磁各向异性，感生磁各向异性，交换磁各向异性等多种类型.磁晶各向异性是磁性单晶体所固有的，其他类型广义上说都是感生的磁各向异性.应力、热处理等都能对铁磁单晶性的特性产生影响，产生应力致磁各向异性、磁场热处理感生各向异性等等.以不同热处理材料制成的试件进行三点弯曲裂纹扩展疲劳试验，研究热处理工艺对金属磁记忆信号的影响.如图3所示，在HYG高频疲劳试验机上进行3点弯曲疲劳裂纹扩展速率试验.试件为3点弯曲试验标准试件，长140 mm，高30 mm，宽15 mm;在试件中部的人工预制裂纹8 mm深，1.8 mm宽.试件材料为45号调质钢.磁记忆信号由俄罗斯动力诊断公司生产的应力集中磁检测仪TSC-1M-4采集.裂纹长度由USFEN500金相显微镜在位显微观测.试验环境为室温.3点弯曲疲劳裂纹扩展速率试验执行GB/T6398-2000标准.应力比 R为 0.1，最大应力160 MPa.每10 000次疲劳循环，应力集中磁检测仪TSC-1M-4探头沿着试件顶部的测量线从左到右进行水平扫描.试件裂纹扩展长度由金相显微镜在位拍摄，由图像分析软件分析测量后获得裂纹扩展速率.45号钢试件按不同的热处理工艺分为两组进行比对试验:一组850℃淬火，一组850℃淬火560℃回火调质.如图4所示，热处理试件的裂纹扩展速率低于非调质试件.调质热处理试件疲劳裂纹扩展门槛值相对应的磁记忆信号Hp(y)的绝对值高于非调质试件.这说明调质热处理使得试件不易形成裂纹并扩展.45号非调质钢是马氏体结构，调质45号钢是回火索氏体结构.马氏体钢硬度高，脆性也大.回火索氏体钢具有更好的屈服极限和冲击韧性.回火索氏体钢的机械性能优于马氏体钢.因此，回火索氏体钢比马氏体钢更不易于裂纹开裂并扩展.金属磁记忆现象形成机制是1个广泛关注的难点，涉及到铁磁学、金相学、弹塑性力学等多学科，是1个复杂的问题.本文从应力作用下铁磁晶体产生磁各向异性，进而改变磁晶体磁化方向，以磁弹性能来消除应力能增加产生的变化来解释磁记忆现象产生的机制，即应力作用下，铁磁材料产生应力磁各向异性，在外磁场作用下改变铁磁材料磁化强度.磁各向异性的形成有多种原因，金属热处理能够影响铁磁单晶体磁各向异性.金属热处理磁各向异性对金属磁记忆信号和裂纹扩展速率有显著影响.调质热处理试件的裂纹扩展速率低于非调质试件.调质热处理试件的裂纹扩展门槛值对应的磁记忆信号比非调质试件强.调质试件和非调质试件的金属磁记忆信号的变化趋势与两者力学性能有着显著的相关性.金属磁记忆检测能够作为热处理工艺评价的有效手段.徐敏强(1960—)，男，教授，博士生导师.【相关文献】［1］DUBOV A A.Diagnostics of metal items and equipment by means of metal magnetic memory［C］//CHS NDT 7th conference on NDT and international research symposium.Shantou:［s.n.］:1999:181 －187.［2］DUBOV A.Principal features of metal magnetic memory method and inspection tools as compared to known magnetic ndt methods［J］.CINDE Journal，2006，27(3):16－20. ［3］任吉林，邬冠华，宋凯，等.金属磁记忆检测机理的探讨［J］.无损检测，2002，24(1):29－31.［4］仲维畅.金属磁记忆法诊断的理论基础——铁磁性材料的弹－塑性应变磁化［J］.无损检测，2001，23(10):424－426.［5］JILES D C.Theory of the magnetomechanical effect［J］.Journal of Physics D:Applied Physics，1995，28(8):1537－1546.［6］MAKAR J M，TANNER B K.The effect of stresses approaching and exceeding the yield point on the magnetic properties of high strength pearlitic steels［J］.NDT ＆E International，1998，31(2):117 －127.［7］BULTE D P，LANGMAN R A.Origins of the magnetomechanical effect［J］.Journal of Magnetism and Magnetic Materials，2002，251(2):229 －243.［8］任吉林，林俊明.金属磁记忆检测技术［M］.北京:中国电力出版社，2000:74.［9］宛德福，马兴隆.磁性物理学［M］.成都:电子科技大学出版社，1994:152.。
金属磁记忆检测技术研究
金属磁记忆检测技术研究1金属磁记忆检测技术金属磁记忆检测技术是上世纪俄罗斯杜波夫教授提出的一种新型无损检测技术，其基本原理是记录在工作载荷作用下铁磁性构件局部应力集中区域中产生的漏磁场，根据漏磁场来判断应力集中及损伤。
机械零部件和金属构件发生损坏的主要根源是各种微观和宏观机械应力集中，在应力集中区域，腐蚀、疲劳和蠕变过程的发展最为激烈。
机械应力同铁磁材料的自磁化现象和残磁状况有着直接的联系。
在地磁作用的条件下，铁磁性构件缺陷处的导磁率减小，工件表面的漏磁场增大，称为铁磁性材料的磁机械效应。
该效应可增强铁磁性构件的表面磁场，增强的磁场“记忆”着部件缺陷或应力集中位置，称为金属的“磁记忆”效应。
理论和试验均表明，金属构件的损坏与其先天的“遗传”特性和后天的在役工作负荷相关，在缺陷的发生、发展过程中，应力集中是根源，是构件损坏的早期表现。
工程部件因为疲劳、蠕变而产生的微裂纹会导致缺陷处出现应力集中。
试验研究表明：铁磁性金属部件存有着磁机械效应，其表面上的磁场分布与部件应力载荷有一定的关系。
铁磁性部件缺陷或应力集中区域磁场的切向分量Hp(x)具有最大值，法向分量Hp(y)改变符号且具有零值，如图1所示。
金属磁记忆检测技术具有以下显著的特点：①既可检测出宏观缺陷，又可检测出微观缺陷，并进行未来危险预报，准确度高，可通过早期诊断对设备的安全性进行准确评价;②无需专门的磁化装置就能对铁磁性构件进行可靠检测;③提离效应影响小;④无需去除被检测对象表面涂层，就能检测橡胶等蒙皮下的缺陷;⑤无需对被测设备进行清洗、打磨等表面预处理，检测方便，成本低;⑥无需系统、专业的培训，原理可靠，特征信号明显，判据简单;⑦检测快速，能够实现快速检测(100m/h)，效率高;⑧检测设备体积小、重量轻，便于携带，可实现单人作业;⑨对设备外露部分检测时，无需设备停机。
在实际应用中，金属磁记忆检测技术可通过检测部件表面的磁场分布情况间接地对部件缺陷或应力集中位置进行诊断。
实验报告记忆金属
一、实验目的1. 了解记忆金属的特性及其应用领域；2. 掌握记忆金属的基本实验方法；3. 通过实验，验证记忆金属的特性。
二、实验原理记忆金属是一种在特定温度、形状和应力作用下，能够恢复到原始形状的金属材料。
记忆金属的主要特性包括形状记忆效应、超弹性效应和磁记忆效应。
形状记忆效应是指材料在受到一定温度和应力作用下，能够恢复到原始形状的能力；超弹性效应是指材料在受到一定应力作用下，能够产生较大的形变，并在卸载后部分或全部恢复形变的能力；磁记忆效应是指材料在受到一定磁场作用下，能够产生磁化现象，并在磁场消失后保持磁化状态的能力。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：记忆金属丝（镍钛合金）；2. 实验仪器：加热器、拉伸试验机、磁力计、温度计、放大镜等。
四、实验步骤1. 加热实验（1）将记忆金属丝固定在加热器上，调节加热器温度至材料熔点附近；（2）观察金属丝在加热过程中的形状变化，记录金属丝的形状；（3）停止加热，待金属丝冷却至室温，观察金属丝的形状变化，记录金属丝的形状。
2. 拉伸实验（1）将记忆金属丝固定在拉伸试验机上，调整试验机至一定拉伸速度；（2）观察金属丝在拉伸过程中的形变，记录金属丝的形变程度；（3）停止拉伸，待金属丝恢复至原始形状，观察金属丝的形状变化，记录金属丝的形状。
3. 磁记忆实验（1）将记忆金属丝固定在磁力计上，调整磁力计至一定磁场强度；（2）观察金属丝在磁场作用下的磁化现象，记录金属丝的磁化状态；（3）停止磁场作用，待金属丝恢复至室温，观察金属丝的磁化状态，记录金属丝的磁化状态。
五、实验结果与分析1. 加热实验实验结果显示，记忆金属丝在加热过程中，其形状发生明显变化，但冷却至室温后，能够恢复到原始形状。
这表明记忆金属具有形状记忆效应。
2. 拉伸实验实验结果显示，记忆金属丝在拉伸过程中，其形变程度较大，但停止拉伸后，能够部分恢复形变。
这表明记忆金属具有超弹性效应。
3. 磁记忆实验实验结果显示，记忆金属丝在磁场作用下，其磁化状态发生变化，停止磁场作用后，能够保持磁化状态。
金属磁记忆技术表征铁磁材料应力集中程度的研究
金属磁记忆技术表征铁磁材料应力集中程度的研究董丽虹1，2, 徐滨士1, 董世运1, 路旭2，陈群志3,, 王丹1（1.装甲兵工程学院装备再制造技术国防科技重点试验室，北京 100072； 2.军械工程学院基础部，石家庄 050003； 3.北京航空工程技术研究中心，北京 100076； ）摘要：为研究金属磁记忆信号H p (y)值和应力集中程度的对应关系，对预制切口的不同应力集中系数的板状试件进行拉拉疲劳试验，试验过程中检测试件表面典型位置的3条检测线H p (y)信号变化。
结果显示：位于材料无缺陷部位的检测线磁曲线受载后显示良好线性，位于切口前沿和横跨切口的检测线磁曲线则显示切口的异变峰信号；并且随应力集中系数的增大，异变峰的磁场变化梯度K 值明显增大，K 值可以用来表征铁磁试件的应力集中程度。
关键词：铁磁材料； 金属磁记忆； 应力集中；异变峰1 前言铁磁材料由于具有优良的性能而广泛应用于工业生产的各个领域。
铁磁材料在冶炼、制造过程中不可避免的会产生各种缺陷，如气孔、夹杂、裂纹等，使得材料在该部位产生微观或宏观不连续[1-3]；同时，现代机器设备中，大量重要铁磁部件具有孔、槽、切口、凸缘等，也使得零部件的形状在这些部位发生改变和间断，引起应力集中现象[4]。
在应力集中部位，由于局部所承受的应力远远高于名义应力，是构件中最危险的部位[5]。
为保证铁磁结构的安全运行，采用无损检测技术监测其应力集中的程度，一直受到工程界的密切关注[6,7]。
金属磁记忆技术是由俄罗斯学者在1997年正式提出的一种无损检测方法[8-11]，它可以发现铁磁材料表面的应力集中区域（即潜在的危险区域），在应力集中区域，表面自有漏磁场的法向分量H p (y)过零点，水平分量H p (x)具有最大值。
然而，由于金属磁记忆技术发展时间较短，磁记忆信号和应力集中程度之间的对应关系尚未明确，难以建立适用于不同行业领域的通用检测标准。
本研究采用两种应力集中系数分别是K t ＝3和K t ＝5拉拉疲劳试样，研究疲劳过程中磁记忆信号对应力集中程度的反映，探索磁记忆信号与应力集中程度之间的定量化关系。
应力对铁磁性材料缺陷及检测影响的研究论文
应力对铁磁性材料缺陷及检测影响的研究二零零二年研究生：侯维娜指导教师：储浚摘要随着各种铁磁性材料和器件的广泛应用，提高了对铁磁性材料检测的要求。
在役铁磁性构件必定处在一定的力学条件下，这会产生应力集中现象。
在应力的作用下，会对检测对象的电磁特性产生影响，特别是压磁效应对磁特性的影响，使磁导率不再是一个常数，而是随着内应力的分布而变化，这必然对涡流检测与漏磁检测产生影响。
本文主要研究存在应力集中的铁磁性材料中，由于应力集中的存在导致铁磁性材料电磁特性变化对漏磁场检测的影响。
首先根据Ｄ．Ｃ．Ｊｉｌｅｓ和Ｄ．Ｌ．Ａｔｈｅｒｔｏｎ理论确定应力与磁导率之间的对应关系，然后利用有限元计算方法，利用ＡＮＳＹＳ有限元计算软件，建立各种几何模型，求解在应力和外加磁场作用影响下，引起铁磁性材料磁特性变化，研究该变化对漏磁场的影响，并在此结果的基础上提出一种利用漏磁法检测应力的新方法。
在本文研究的模型中的计算表明：漏磁场的ｘ轴向分量Ｂ。
斜率变化的点判断应力集中区域沿ｘ轴方向上的边界；磁感应强度的Ｙ轴方向的分量口。
随应力的变化不大；磁感应强度的ｘ轴方向的分量Ｂ，的变化，随着应力集中区深度的增加而不断增加，随着外磁场的增加而不断的增加，在外磁场小于０．７特斯拉时，Ｂ。
随应力近似线性减小，在外磁场大于０．７特斯拉时，曰。
随应力近似分段线性增加。
因此，用漏磁场方法检测应力是可行的，并且当应力集中区深度增加时或提高外加磁场，应力分辨率会提高，检测会更容易进行。
关键词应力集中Ｄ．Ｃ．Ｊｉｌｅｓ和Ｄ．Ｌ．Ａｔｈｅｒｔｏｎ理论有限元方法ＡＮＳＹＳ计算软件漏磁场ＥｆｆｅｃｔｓｏｆＳｔｒｅｓｓＯｎｔｈｅｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌＤｅｆｅｃｔａｎｄＴｅｓｔｉｎｇＳｔｕｄｅｎｔ：ＨＯｌｌＷｅｉｎａＴｕｔｏｒ：ＣｈｕＪｕｎＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆａｐｐｌｉｅｄｐｈｙｓｉｃｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｕｍ，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔＦｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｈａｓｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｗｉｄｅＨ，ａｎｄｉｔｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｔｅｓｔｉｎｇｏｎｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａＬＴｈｅｒｅｍｕｓｔｈａｖｅｓｔｒｅｓｓｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｂｙｓｔｅｒｅｓｉｓｌｏｏｐｓ，ｃｏｅｒｃｉｖｅｆｉｅｌｄ，ｒｅｍｎａｎｔｍａｇｎｅ血ａｔｉｏｎ，ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｏｏｎ．ｗｉｌｌａｌｔｅｒｗｈｅｎｓｔｒｅｓｓｅｘｉｓｔｓ．Ｉｎｔｈｉｓｗｏｒｋ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｔｒｅｓｓｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｍａｔｅｒｉａｌｏｎｔｈｅｆｌｕｘ－ｌｅａｋａｇｅｔｅｓｔｉｎｇｈａｖｅｂｅｅｎｓｔｕｄｉｅｄ．ＴｈｅｆｉｒｓｔｗｏｒｋｉｓｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｓｔｒｅｓｓａｎｄｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆＤ．Ｃ．Ｊｉｌｅｓ．ＡｎｄＤ．Ｌ．Ａｔｈｅｒｔｏｎｔｈｅｏｒｙ．ＴｈｅｓｅｃｏｎｄｗｏｒｋｉｓｕｔｉｌｉｚｉｎｇＡＮＳＹＳ０ａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｗａｒｅ）ｆｏｒｍｅｄｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｓ．Ａｎｄｔｈｅｎｓｏｌｕｔｉｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｆｉｕｘ－ｌｅａｋａｇｅｏｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｅｘｔｅｒｎａｌｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄａｎｄｓｔｒｅｓｓｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｌａｓｔｗｏｒｋｉｓａｄｖａｎｃｉｎｇａｍｅｔｈｏｄｏｆｔｅｓｔｉｎｇｓｔｒｅｓｓｏｎｔｈｅｇｒｏｕｎｄｏｆｔｈｏｓｅｒｅｓｕｌｔｓ．Ｉｔｃａｎｃｏｎｃｌｕｄｅｓｏｍｅｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｉａｎｓ：（１）Ｊｕｄｇｅｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｏｆｓｔｒｅｓｓｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎｂｙｔｈｅｓｌｏｐｅｃｈａｎｇｅｏｆ最（ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｄｕｃｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｏｎａｌｏｎｇＸａｘｉｓ）．（２）ＴｈｅｃｈａｎｇｅｏｆＢｙ（ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｄｕｃｔｉｏｎｉｎｔｅｎｓｉｏｎａｌｏｎｇＹａｘｉｓ）ｉｓｖｅｒｙｓｍａｌｌ，ｗｈｅｎｓｔｒｅｓｓｃｈａｎｇｅ．（３）Ｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆ丑，ｗｉｌｌｉｎｃｒｅａｓｅ，ｗｈｅｎｔｈｅｄｅｐｔｈｏｆｓｔｒｅｓｓｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｒｔｈｅｅｘｔｅｒｎｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄｉｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ．（４）ＴｈｅｃｈａｎｇｅｏｆＢｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒｅｓｓｉｓｌｉｎｅａｒｉｔｙ，ｗｈｅｎＢ伸ａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ）＜０７Ｔ，ｔｈｅｃｈａｎｇｅｏｆＥｗｉｔｈｔｈｅｓｔｒｅｓｓｉｓｓｕｂｓｅｃｔｉｏｎｌｉｎｅａｒｉｔｙ，ｗｈｅｎＢ＞ｎ７ＴａｎｄｔｈｅｃｈａｎｇｅｉｓｓｍａｌｌｗｈｅｎＢ＝０７ＴＫｅｙｗｏｒｄｓｔｒｅｓｓｃｅｎｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎＤ．Ｃ．ＪｉｌｅｓａｎｄＤ．Ｌ．ＡｔｈｅｒｔｏｎｔｈｅｏｒｉｅｓｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄＡＮＳＹＳｃｏｍｐｕｔｅｓｏｆｔｗａｒｅｍａｇｎｅｔｉｃｌｅａｋａｇｅ独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
金属磁记忆—磁巴克豪森噪声融合检测应力系统的研究及应用
金属磁记忆—磁巴克豪森噪声融合检测应力系统的研究及应用铁磁构件内部因其焊接、铸造、长期服役会存在内部应力。
这些内应力对铁磁构件在使役中的物理性能产生很大的影响。
例如焊接过程中产生的焊接应力；爆炸冲击过程中产生的冲击应力；热胀冷缩产生的温度应力。
典型的工程问题如无缝线路在使役中纵向温度应力,船用钢板焊接结构应力等等。
因此铁磁构件内部应力检测十分必要。
论文基于金属磁记忆(MMM)方法和磁巴克豪森噪声(MBN)方法的检测原理,融合两种检测方法的优点,对铁磁材料构件进行在线、无损、快速的应力检测和稳定性分析。
主要的研究内容如下：1、利用铁磁构件在交变磁场作用下磁畴壁不可逆位移释放的磁巴克豪森跳跃的平均体积(AVMBJ),以及不可逆磁化率和铁磁构件所受应力之间的关系,推导了磁巴克豪森跳跃平均体积与应力和激励磁场之间的数学关系；分析了应力和磁场作用下的单晶体磁畴壁位移过程；诠释了激励磁场和应力对磁巴克豪森跳跃平均体积的影响。
根据铁磁体磁巴克豪森跳跃曲线在受到拉压应力时的饱和速度不相同,引入磁畴壁位移的临界磁场理念,解决了磁巴克豪森跳跃信号随应力变化标定曲线的过饱和标定的问题。
2、根据金属磁记忆和磁巴克豪森噪声原理,设计并制作铁磁构件应力检测专用传感器,以及一次信号处理电路：激励电路、放大电路和二次信号处理电路：数据采集电路等。
利用高性能的处理器实现丰富的人机交互界面。
采用自动控制技术切换金属磁记忆和磁巴克豪森噪声工作系统,实现自动检测。
3、研究金属磁记忆和磁巴克豪森噪声检测原理和实现方法,并融合两种方法的优点,针对某些特殊铁磁构件内应力检测区域大、耗时长、实时性的要求,提出了一种金属磁记忆——磁巴克豪森噪声融合的快速应力检测方法,并完成了以下研究：(1)对E36和CCSB级船用钢板焊接应力分布进行分析；对E36级钢板实验船舱爆破冲击前后的焊接应力进行分析；对CCSB级钢板抗冲击实验台焊接应力进行分析。
(2)研究无缝线路温度应力的变化规律,根据静力平衡的虚功原理,以及线路的强度和稳定条件,建立了无缝线路稳定性的水坝模型和能量计算公式。
应力腐蚀对桥梁用钢磁记忆信号的影响机理研究
应力腐蚀对桥梁用钢磁记忆信号的影响机理研究
韦璐茜;何夏萱
【期刊名称】《广东建材》
【年(卷),期】2022(38)2
【摘要】桥梁钢结构在近海大气环境下的应力腐蚀问题已引起众多关注,而金属磁记忆检测技术对钢构件缺陷检测的高效便捷性使其在腐蚀检测领域的应用成为可能。
本文分析了应力对腐蚀及磁记忆信号的影响机理,建立了腐蚀和金属磁记忆检测之
间的关系,揭示了运用金属磁记忆检测技术进行腐蚀区域定位的机理,为腐蚀定量检
测和腐蚀区域反演提供了理论基础。
【总页数】3页(P23-25)
【关键词】应力腐蚀;裂纹扩展;金属磁记忆;桥梁钢结构
【作者】韦璐茜;何夏萱
【作者单位】广西民族大学建筑工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
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度Q345钢磁记忆信号的影响5.拉压不同应力对磁记忆信号的影响及机理
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中国矿业大学学报第３３卷
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测点编号（ａ）１通道各载荷下磁场分布
测点编号
（ｂ）２通道各载荷Ｆ磁场分布
测点编号
（ｃ）３ＮＮ各载荷下磁场分布图３各个通道在各载荷下的磁场分布
Ｆｉｇ３Ｉｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｅｖｅｒｙｃｈａｎｎｅｌｕｎｄｅｉｓｏｍｅｌｏａｄｓ
＋０ｋＮ；十９８０ｋＮ：，十１９４３５ｋＮ；＋２９３０６ｋＮ；＊４５８３９ｋＮ；＋５３３７８ｋＮ；＋６０９１２ｋＮ，：－－－Ｏ－－６８０５６ｋＮ；一一６９４５０ｋＮ
２．２各载荷下测量区域表面的磁场分布
为了形象表示不同载荷下试样整个测试表面的磁场分布状况，下面给出一些载荷下的测量表面的磁场分布图．图４表示各测点组成的测量区域的磁场分布图．图４中３个坐标轴分别表示测量通道、测点在通道的位置和磁场强度的大小．
由图４可见，加载后试样表面磁场重新分布，并随着载荷的增而增大，当载荷６９．４５０ｋＮ时，可以看出每个通道前３个点的磁场增加，后３个点下降的趋势，原因在前面已经作了介绍．越靠近Ｕ形凹口的通道，磁场越大，中间一个通道最小并且磁场分布较为均匀．
（ａ）０ｋＮ测量送域表面磁场强度分：ｆ｝ｊ（ｂ）１９，．４３５ｋＮ测量区域表面磁场强度分布
（ｃ）４５．．８３９ｋＮ测量区域表面磁场强度分布（ｄ）６９４５０ｋＮ测量区域表面磁场强度分布
图４测量区域表面磁场强度分布
Ｆｉｇ．４Ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｎｓｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｒｅｇｉｏｎｕｎｄｅｒｓｏｍｅｒｏａｄｓ２．３断裂前整个试样表面磁场测量结果
为了获取整个试样表面的磁场分布状况，取试
样长度方向上中间２００ｍｍ范围进行测量，也是图
１所示的５个通道，长度方向每隔１ｍｍ采一个点．
图５是以４５．８３９ｋＮ为例的测量区域的磁场分布
图，其它载荷下的曲线形状和４５．８３９ｋＮ时基本
相同，不在重复列出．
从图５中可以看出，在长度方向上Ｕ形口位置附近的磁场值比其他位置要大的多，即以Ｕ形
图５试样中问２００ｍｍ长度范围内的磁场分布
Ｆｉｇ．５Ｔｈｅｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｎｓｉｏｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｄｔｈｅｍｉｄｄｌｅ２００ｍｍｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅ
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∞
应力集中引起的金属磁记忆现象的研究
作者：陈玉玲， 葛森， 吴淼
作者单位：陈玉玲,吴淼(中国矿业大学,机电与信息工程学院,北京,100083)， 葛森(国家锅炉压力容器检测中心,北京,100013)
刊名：
中国矿业大学学报
英文刊名：JOURNAL OF CHINA UNIVERSITY OF MINING & TECHNOLOGY
年，卷(期)：2004,33(5)
被引用次数：7次
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引用本文格式：陈玉玲.葛森.吴淼应力集中引起的金属磁记忆现象的研究[期刊论文]-中国矿业大学学报 2004(5)。