忆峥嵘岁月,品桃李人生——访南昌航空大学测试与光电工程学院任吉林教授

1982年,南昌航空大学率先创办的“无损检测”本科专业正式招生,开启了我国无损检测高等教育的新纪元。2022年10月,学校测试与光电工程学院计划举办“无损检测专业招生40周年庆典”活动,在此行业盛事即将来临之际,无损检测专业主要创始人——南昌航空大学测试与光电工程学院任吉林教授受邀接受《无损检测》编辑部采访,回顾了专业的创办与成长历程。

应力状态对磁记忆信号的影响

通过对20#钢试件拉伸时表面磁场的在线测量和20#钢试件经过不同程度拉伸并卸载后的表面磁场的测量,研究应力状态对磁记忆信号的影响。20#钢进行拉伸试验时,在应力集中部位,当变形很小时磁场信号变化平缓;产生一定程度塑性变形后磁场信号变化相对剧烈;出现颈缩现象时磁场信号变化非常剧烈。经分析认为,磁记忆信号的变化与材料内部微观组织的状态有关,试件变形很小时,磁弹性效应对试件表面磁场的变化起主要作用;试件变形较大时,其表面磁场的变化主要受塑性变形区内位错聚集产生的微缺陷的影响。

电站铁磁构件的磁记忆检测

介绍了一种对铁磁构件进行早期诊断的无损检测新技术 ,分析了铁磁构件在有、无外应力情况下的能量变化 ,应用带磁偶极子模型等效受力构件的磁畴定向排列 ,计算得出了构件应力集中区的漏磁场分布。并以电站锅炉管座角焊缝为例 ,在对其残余应力进行了有限元分析的基础上 ,作了磁记忆检测。理论分析与试验结果表明 ,磁记忆检测技术适用于电站锅炉及压力容器管道的检测 ,可望在实际工程中得到推广应用。

磁记忆检测力-磁效应微观机理的试验研究

铁磁材料在地磁场环境中受载荷的作用,其内部会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织定向和不可逆的重新取向。将去应力退火后的20钢和45钢压缩试件分别施加不同载荷并制作成金相观察试样,利用粉纹法观察受力程度不同的试件的磁畴结构,然后,对比同种材料不同载荷试样的磁畴结构照,分析不同残余应力对磁畴的影响。试验表明:未受力或应力集中较小时,晶粒内磁畴以片状畴为主,同一晶粒内畴壁相互平行,随着应力集中程度的增加,磁畴结构出现迷宫畴。且应力集中程度越大,迷宫畴个数越多,同时畴壁长度和间距发生改变。

碳纤维复合材料涂层厚度涡流法测量的研究

基于涡流法对碳纤维复合材料涂层厚度的测量进行研究,结合材料属性及组织特点,利用ANSYS软件对非磁性超低电导率基体材料上涂层厚度的涡流法测量作二维仿真,然后采用电导率混合分块赋值的方法来模拟材料电导率不均匀性并进行有限元分析和实验验证,仿真计算与实验结果吻合较好。分析结果表明通过选择合适的检测频率可以使探头线圈阻抗与涂层厚度有很好的线性相关性和检测分辨率。该方法很好地反映了材料属性的特点,提高了碳纤维复合材料涂层涡流测厚仿真的准确性,为碳纤维复合材料涂层厚度的涡流法高精度测量提供了可靠的理论依据和技术支持。

磁记忆二维检测的研究与工程应用

磁记忆检测作为早期诊断的新兴技术已受到国内外无损检测界广泛关注,但现有的磁记忆检测技术主要以单一方向上的漏磁场信号(法向分量)来进行判断,没有充分利用磁记忆检测信号的全部信息,容易出现漏检、误检等问题。针对该项检测技术的不足,介绍一种将磁记忆检测信号法向分量存在过零点和切向分量存在极大值的特征曲线联合应用的二维检测方法。该方法同时采集法向和切向的磁记忆信号,利用矢量合成法获取切向最大值,然后求取法向、切向分量一阶微分后合成的李萨如图,利用李萨如图的面积对应力状态进行分析,并将自主研制的磁记忆二维仪器应用到工程实践中。实践证明,该二维系统及检测方法能高效地对应力集中进行判定,可望成为实现磁记忆检测定量分析的新方法。

一种磁记忆检测定量分析的新方法

金属磁记忆检测技术是利用磁记忆效应对铁磁性材料的应力集中区进行无损检测的新方法。磁记忆效应的特征是应力集中部位表面的漏磁场的切向分量最大、法向分量存在过零现象。在目前的研究工作中,研究方法主要是以测量磁记忆法向信号过零点位置来判断应力集中,从而割裂了切向与法向之间内在的关系。探讨了采用法向切向联合检测的方法,利用一种新型的磁阻传感器HMC1002,设计组装了高精度的二维弱磁场测量传感器。通过对拉伸试件进行2种方法检测的对比实验,结果表明,此方法比单一的法向磁场分量过零值点的检测更有效,可望在磁记忆检测定量分析研究中有很好的实际应用价值。

涡流传感器提离效应的ANSYS模拟

涡流检测中的提离效应是影响涡流检测的一项重要因素。文章在ANSYS的基础上对提离效应进行数值模拟,建立了提离效应的二维模型,求解了探头线圈的阻抗变化,对探头线圈的阻抗值进行归一化,得到的仿真结果与传感器的实际特性是吻合的,为涡流检测的实际应用提供了有意义的分析方法和参考依据。

18CrNi4A钢力-磁效应的ANSYS模拟

采用大型有限元分析软件ANSYS建立18CrNi4A试样及其周围空气层的有限元模型,对其进行地磁场中拉伸载荷下的力-磁效应有限元模拟,得出试样应力分布图以及试样表面切向和法向漏磁场分布结果;磁场下应力集中对磁记忆信号的影响进行分析;最后,将模拟结果与实际试验结果进行比对,得出分析结果,为磁记忆检测技术的机理和试验的深入研究提供依据。

典型受载铁磁构件的数值模拟和磁特性

研究了铁磁构件在受载状态下表面产生漏磁的磁记忆现象，对含小孔平板进行了有限元分析，实测了受拉伸载荷时的漏磁场值．结果表明，应力集中对构件的磁特性有显著影响，在应力引起的小范围塑性变形区域存在有效的磁记忆信号，采用磁记忆方法对设备承载铁磁构件由应力集中造成的早期损伤进行检测是可行的．

金属磁记忆检测机理的探讨

依据铁磁学原理 ,探讨了铁磁构件在磁弹性和磁机械效应的共同作用下产生磁记忆效应的机理。

金属的磁记忆检测技术

介绍金属磁记忆检测技术的检测机理、仪器设备、试验研究及其特点 。

数显涡流电导仪的研制

本文利用ANSYS软件通过涡流检测线圈阻抗的数值计算,表明涡流检测传感器相对于被测导体的提离效应在阻抗平面图上是近似为直线的轨迹,提出利用相位变换的方法实现提离干扰信号的抑制,并在此原理基础上,设计了以ARM9微处理器为核心的、基于幅相鉴别抑制提离效应的涡流电导仪硬件电路,并给出了系统的软件层次框架。最后对标准试块进行测量,分析了测量结果和提离抑制效果,为研制智能化数显涡流电导仪提供了良好的基础。

金属磁记忆检测技术研究现状与发展前景

金属磁记忆检测技术可以检测金属构件上以应力集中为特征的危险区域,对这一技术的深入研究有望解决构件损伤早期诊断与寿命预测中的关键问题。概述了金属磁记忆检测的原理和应用范围,归纳了磁记忆检测的国内外研究现状,提出了目前磁记忆检测技术亟待研究的关键性问题以及磁记忆检测技术的未来发展方向。

磁记忆检测技术在汽轮机构件检测中的应用

通过理论分析和实际检验 ,探讨了磁记忆检测技术对电站汽轮机叶片和高压缸体由应力集中引起的损伤区域进行预诊断的可靠性 ,并介绍了该方法在电站实际工程检测中的应用前景。

金属构件磁记忆效应影响因素研究

研究金属磁记忆检测方法在高温环境下的应用。以12CrMoV试件为研究对象,进行短时高温拉伸试验,利用弱磁场测量仪对试件进行检测,分析高温拉伸试验中温度和载荷对金属表面磁场分布的影响。

基于小波包变换的磁记忆信号特征值的提取

利用自行研制的信号检测系统采集航空铁磁材料试件的磁记忆信号。对信号进行小波包降噪处理,提高磁记忆信号的信噪比;利用Hilbert变换得到磁记忆信号的包络线,再对包络求取梯度特征值。实验结果证明,小波包降噪效果明显,对包络求梯度特征值比直接对信号求取梯度更准确清楚,可望应用于实际检测。

磁光成像技术在航空构件涡流检测中的应用

近年来迅速发展的磁光成像 (MOI)技术使涡流检测技术得到了新的进展。运用磁光 /涡流成像的有限元模型可以对典型的飞机构件缺陷 (如连接飞机表面两个铝层的紧固件下面的裂纹 )进行模拟。模拟结果表明 ,其磁场垂直分量的变化对这种结构来说是相当灵敏的 ,采用MOI技术可以用来探测隐藏在紧固件帽下面的缺陷。

便携式多功能涡流仪的研制

介绍了集涡流探伤、电导率测量和涂层测厚功能于一体的便携式多功能涡流仪的实现原理。利用ANSYS软件进行数值模拟,得出涡流检测线圈阻抗的变化规律。提出用相位分析法来抑制提离效应,并在此基础上,设计研制了基于AT91RM9200处理器的多功能涡流仪的测量系统。实验结果表明,该系统具有很好的推广应用前景。

磁记忆切向分量信号的检测研究

针对金属磁记忆切向信号难以提取的问题,提出采用矢量合成法提取金属磁记忆切向分量,并通过ANSYS仿真软件验证其有效性;通过铁磁性金属构件拉伸试验对磁记忆切向分量信号与应力集中部位和应力集中程度的关系进行研究,并对磁记忆切向分量信号的K曲线进行分析。结果表明:采用矢量合成法能有效提取金属磁记忆切向信号;金属磁记忆切向分量信号能直观和准确的反映应力集中部位和应力集中程度。证明矢量合成法提取的金属磁记忆切向分量信号能有效判定应力集中区域和应力集中程度。