鐵磁構(gòu)件應(yīng)力恒磁檢測(cè)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(duì)保證其安全使用具有重要意義。針對(duì)現(xiàn)有應(yīng)力電磁方法多采用時(shí)變磁場(chǎng)作為激勵(lì)磁場(chǎng)，存在線(xiàn)圈纏繞困難、長(zhǎng)時(shí)激勵(lì)線(xiàn)圈發(fā)熱以及渦流影響檢測(cè)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(cè)原理與方法，利用恒定磁場(chǎng)激勵(lì)下，構(gòu)件上產(chǎn)生的空間變化磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)力檢測(cè)，突破現(xiàn)有時(shí)變磁場(chǎng)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(cè)原理，克服現(xiàn)有時(shí)變磁場(chǎng)應(yīng)力檢測(cè)中渦流效應(yīng)對(duì)檢測(cè)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(xiàn)恒磁推算方法。采用空間變化恒定磁場(chǎng)作為激勵(lì)磁場(chǎng)，在滿(mǎn)足局部均勻與全局衰減正交條件的空間變化磁場(chǎng)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(qiáng)度推算構(gòu)件起始磁化曲線(xiàn)。直流線(xiàn)圈恒定磁化構(gòu)件的仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證該原理的正確性，為恒定磁場(chǎng)激勵(lì)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(shí)際檢測(cè)需求，提出了鐵磁構(gòu)件應(yīng)力恒磁檢測(cè)傳感方法，包括永磁恒定磁場(chǎng)激勵(lì)方法和分界面上磁感應(yīng)強(qiáng)度推算方法。采用永久磁鐵代

3、替直流線(xiàn)圈勵(lì)磁，在被檢構(gòu)件上產(chǎn)生滿(mǎn)足局部均勻與全局衰減正交條件的空間變化磁場(chǎng)；并提取構(gòu)件表面不同提離下的軸向和法向磁感應(yīng)強(qiáng)度，分別采用多項(xiàng)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(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)測(cè)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(qiáng)度的鐵磁構(gòu)件應(yīng)力恒磁檢測(cè)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(qiáng)度關(guān)于應(yīng)力導(dǎo)函數(shù)間的關(guān)系方程；通過(guò)對(duì)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(xiàn)，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(cè)原理樣機(jī)，包括鐵磁構(gòu)件應(yīng)力恒磁檢測(cè)傳感器、數(shù)據(jù)采集單元、應(yīng)力恒磁檢測(cè)軟件等。測(cè)試表明該原理樣機(jī)應(yīng)力檢測(cè)誤差小于7％，且可獲取鐵磁構(gòu)件起始磁化曲線(xiàn)，誤差小于10