应用磁导率检测的九脚探头仿真优化

针对铁磁性构件应力集中和疲劳损伤的检测评价复杂性问题,对九脚探头参数问题进行分析。推导了探头的检测原理,以45号钢为研究对象,为提高系统的检测灵敏度,对检测探头的主要影响参数进行优化,并采用Ansys Workbench平台中静力学与静磁学模块进行力磁耦合仿真。结果显示:最佳激励频率、最佳激励电压幅值与激励线圈匝数相关,在确定的激励线圈匝数下,激励频率、激励电压均存在最优值使检测灵敏度最大;随拉应力的增加,检测信号呈减小的趋势。该仿真数据可为后续设计提供参考。

半金属磁性材料

半金属材料的一个重要特征为具有高达100%的传导电子自旋极化率。半金属磁性材料是一种具有极大的应用潜能的自旋电子学材料。本文从半金属性的来源、材料的晶体结构、半金属的电子态和电磁特性等不同角度对半金属材料进行了系统分类。对现已发现的几种半金属材料的基本性质和原子结构特征进行了综述。分别对5种传导电子自旋极化率的测量方法进行了分析和讨论。

拉应力对45冷轧钢磁性特征的影响

测量了45冷轧钢试件在不同拉应力作用下,端点表面剩余磁感应强度和矫顽力随拉伸残余应力的变化关系.试验发现,当拉应力小于试件的拉伸屈服点时,不同拉应力产生的残余应力对端点表面剩余磁感应强度和矫顽力的影响很小;当外拉应力接近或大于试件的屈服点时,端点表面剩余磁感应强度和矫顽力将急剧增加发生跃变.从试验上证明了,可以利用磁性特征在屈服点附近发生突变的性质对材料的应力集中和疲劳损伤状况进行探测,能够对负载是否已超出试件屈服点的状况进行有效判断,为磁性方法在无损检测技术中的应用研究提供了新的思路.

20#钢构件应力疲劳检测的新技术及试验研究

灵敏微分磁导率检测技术是通过对试件微分磁导率极大值的检测,对构件的应力集中状况和疲劳损伤程度进行早期评价的新方法。研究分析了灵敏微分磁导率检测技术的相关基础问题,推导证明了检测信号与微分磁导率有关,分析了磁轭与待检试件之间的空气间隙及其变化对检测信号的影响。结果表明,检测信号可以正确反映待测试件微分磁导率的变化。研制了灵敏微分磁导率检测的试验平台,优化了激励频率。建立了检测信号与微分磁导率的关系算法,为信号的反演奠定了基础.试验发现,对20#钢构件,检测信号随拉应力的增加而减少,当拉应力超过屈服强度时,检测信号急剧下降;当卸载后测量残余应力对检测信号的影响时,拉应力在较小的应力范围增加时,检测信号几乎保持不变,当拉应力超过屈服强度时,检测信号急剧下降;疲劳对检测信号的影响与应力的影响相反,随着疲劳循环次数的增加和疲劳损伤程度的加深,检测信号逐渐增加.可见灵敏微分磁导率检测技术是一种新的可反映试件的受力状况、疲劳程度和受拉力历史的检测方法,具有广阔的应用前景。

应力对20号冷轧钢试件磁性特征的影响

测量了20号冷轧钢在不同拉应力作用后,试件端点表面磁感应强度随拉应力的变化关系曲线,并对端点表面剩余磁感应强度和矫顽力随拉应力的关系进行了分析。当外作用拉应力小于试件的拉伸屈服点应力时,残余应力对端点表面剩余磁感应强度和矫顽力的影响很小;当外拉应力大于试件的屈服点应力时,端点表面剩余磁感应强度和矫顽力将急剧增加发生跃变。以此可以利用端点表面剩余磁感应强度和矫顽力在屈服点发生突变的性质对材料所受的应力状况进行探测,能够对试件负载是否已超出屈服点作出有效判断,为磁性检测方法的研究提供了新的思路。

45冷轧钢拉应力作用的力-磁效应研究

在不同的最大拉应力作用下，反复加载．卸载，测量了45冷轧钢试件在加载和卸载过程中试件表面某确定点漏磁场随拉应力的对应关系。试验结果表明，当最大拉应力＜610MPa时，磁感应强度随应力的变化关系为线性关系。当最大拉应力处于610MPa与屈服点653MPa之间时，磁感应强度随应力的关系由直线关系变为折线关系，并且折线极值点的位置由较小应力处迅速变为较大应力处位置。在极值点位置向高应力方向移动过程中，磁感应强度的变化量迅速增大。当最大拉应力大于屈服点时，磁感应强度的变化量保持较大的状态，折线极值点的位置基本保持不变。得到了试件在拉应力作用下的磁化关系，同时证实了可以通过磁信号的大小对试件的安全性做出评估。

35冷轧钢在应力作用下的磁学特征

测量了35冷轧钢经不同的拉应力作用后,在40 kA.m-1外磁场作用下,端点表面剩余磁感应强度和矫顽力随拉应力的变化关系。结果表明:当外作用拉应力小于材料的屈服强度时,不同拉应力产生的残余应力对端点表面剩余磁感应强度和矫顽力的影响很小;当拉应力接近屈服强度或大于屈服强度时,端点表面剩余磁感应强度和矫顽力将急剧增加发生跃变。可以利用端点表面剩余磁感应强度和矫顽力在屈服点附近发生突变的性质对材料的受力状态和疲劳损伤状况进行探测,能够对负载是否已超出材料屈服强度进行有效判断。

金属磁记忆检测技术的物理机理

对目前存在的关于金属磁记忆检测技术物理机理的几种学说进行了试验研究和分析。研究了在地磁环境下拉伸速度对应力磁效应的影响、环境磁场对应力磁效应的影响和环境磁场对应力-应变的影响。分析了应力作用下的应变磁化理论、应力和磁场作用的等效理论和应力能作用的能量平衡理论。研究结果表明,在地磁环境下应力作用的电磁感应原理对应力磁效应的影响很小、环境磁场与应力磁效应有关、环境磁场与应力应变效应无关。推断应力磁效应是应力和环境磁场共同作用的结果,是应力通过对材料的微观结构和磁畴特征的影响引起的。

铁磁试件的力-磁效应分析和相关参数估算

为了有效地表征铁磁材料力-磁效应的磁化规律,对Langevin定律进行了修正.采用了一种新的技术处理方法,引入了有效场因子a、磁畴同向取向阻尼因子γ、磁畴场常数β、磁致伸缩与磁化强度关联系数b等基本概念,并估算了这些量数值的大小和基本的变化规律.分析了力-磁效应的基本特征,从定性和定量的角度估算了应力对试件磁化的影响.在这种模型中,说明地磁场对力-磁效应的产生具有不可缺少的作用.

35号冷轧钢在不同阶段应力作用下的磁效应特征

在反复加载-卸载条件下,测量了35号冷轧钢试件在不同的最大拉应力作用下,试件表面某确定点漏磁场随拉应力的对应关系。试验结果表明,当最大拉应力σmax为255～496MPa时,磁感应强度-应力(B-σ)近似呈线性关系变化;当σmax为535～611MPa时,B-σ关系由直线变为折线,并且折线极值点的位置处于100～200MPa之间;当σmax为637～662MPa时,B-σ曲线极值点的位置处于382MPa处,磁感应强度的变化量迅速增大;当σmax为687MPa时,B-σ关系曲线的极值点移到458MPa处,磁感应强度的变化量进一步增大。试验得到了试件在拉应力作用下的磁化关系,证实了可以通过磁信号的大小对试件的安全性作出评估。

基于磁记忆技术的热处理回火温度检测

研究了45钢圆棒状试样在不同回火条件下的力学性能、磁记忆信号空间分布及其斜率随应力的变化关系,建立了基于磁记忆信号分布梯度|k|和特征磁记忆参量的回火工艺质量和材料性能的检测模型。结果表明,在弹性应力范围内,拉伸磁记忆参量(D)、磁记忆信号梯度都与回火温度具有近似线性关系。利用拉伸磁记忆参量和磁信号分布梯度的平均值,采用多参量综合判定方法,可实现对材料回火温度的准确测定,进而实现对材料力学性能的精确评价。

环境磁场对20钢应力-磁效应的影响

应力的磁效应是磁记忆检测技术的理论基础,也是探讨相关机理问题的关键所在。测量了在不同环境磁场条件下,20钢试样的磁化状态随拉应力的变化规律。结果发现,环境磁场对力-磁效应的关系规律具有明显的影响,磁记忆检测技术的定量评价体系与地磁场有关。

扰动磁场检测技术中裂纹磁场信号的反演

依据试验数据和有限元仿真结果,分析了裂纹缺陷特征与扰动磁场分布的关系,总结出交流场检测技术中磁信号裂纹尺寸反演的基本规律。借助于B_x扰动磁场信号形状与裂纹缺陷特征之间的相似性,建立了二维表面缺陷形状的反演算法。

基于磁导率无损检测的双U型探头仿真优化研究

基于磁导率无损检测原理,设计了一种双U型检测探头。以20钢试件为研究对象,通过模拟仿真分析了双U型探头在检测过程中的关键影响参数与检测灵敏度的关系,对关键影响参数进行了优化选取,又通过试验研究了拉应力对检测灵敏度的影响。结果表明,检测灵敏度随着激励电压幅值的升高而增大,随着激励频率的提高先增大后趋于稳定,随着激励线圈匝数的增加而下降,随着拉应力的增大而减小,双U型探头相比于传统U型探头具有更广泛的分析检测能力。该仿真研究为后续探头的选取制作提供了设计理念和理论依据。

45^#冷轧钢在拉应力作用下的磁性特征

测量了45^#冷轧钢试件在不同拉应力作用下，端点表面剩余磁感应强度和矫顽力随拉伸残余应力的变化关系．试验发现，当拉应力小于试件的拉伸屈服点时，不同拉应力产生的残余应力对端点表面剩余磁感应强度和矫顽力的影响很小；当外拉应力接近或大于试件的屈服点时，端点表面剩余磁感应强度和矫顽力将急剧增加发生跃变．从试验上证明了，可以利用磁性特征在屈服点附近发生突变的性质对材料的应力集中和疲劳损伤状况进行探测，能够对负载是否已超出试件屈服点的状况进行有效判断，为磁性方法在无损检测技术中的应用研究提供了新思路．

红外探测技术及其系统的无热化设计研究

随着隐身技术的发展,导弹和各类作战飞机平台的雷达反射探测能力被逐渐弱化,无论在战术还是战略层次,红外探测技术将在今后相当长的时间内继续成为发展的重点和热点.通过论述红外探测技术发展研究的现状,分析了红外探测技术目前研究发展的趋势和红外系统无热化设计的进展状况,提出了新的无热化设计发展理念和研究思路.

基于有限元仿真的核电站传热管涡流检测

核电是公认的清洁能源,但核电安全问题日益引起人们的高度关注。采用有限元仿真的方法研究了核电站蒸汽发生器传热管缺陷特征与涡流阻抗信号之间的关系。利用内穿式差动Bobbin线圈对传热管缺陷进行了数值模拟检测。研究了缺陷形状结构对缺陷信号特征的影响,分析了检测频率、裂纹宽度和裂纹深度对缺陷信号特征的影响。通过对仿真试验结果的分析,发现不同缺陷结构、不同缺陷宽度、不同缺陷深度及不同检测频率对涡流阻抗信号影响具有各自明显的规律。该研究成果对核电站在役管道的涡流无损检测具有重要的实用价值和理论意义。

45冷轧钢在拉应力作用下的力-磁效应

在不同的最大拉应力作用下反复加载-卸载过程中,测量了45冷轧钢试件表面某确定点漏磁场随拉应力的变化关系。结果表明,当最大拉应力<610 MPa时,磁感应强度随应力的变化关系为线性关系;当最大拉应力处于610 MPa与屈服点653 MPa之间时,磁感应强度随应力的关系为折线关系,并且折线极值点的位置由较小应力处迅速移向较大应力位置。当最大拉应力大于屈服点时,磁感应强度的变化量保持恒定,折线极值点的位置也保持不变。从而证实了可以通过磁信号的特征对试件的安全性做出评估。

交流电磁场检测技术中传感器的设计和信号的小波降噪

传感器的设计和信号降噪分析是交流电磁场测量系统中必须解决的关键问题。通过给激励线圈施加磁芯,缩小传感器的结构尺寸,对交流电磁场传感器的检测信号部分采用差分式串联结构,并采用多级放大、滤波和检波电路,增强对小缺陷信号的检测能力。选取适当的小波,对采集信号进行小波降噪,分析由缺陷引起的扰动磁场与缺陷的关系。试验可得,采用差分式串联结构探头采集的信号峰-峰值较强,噪声较小,能够更好地提取微弱的扰动磁场信号;采用小波降噪后的信号特征能够更明显地定量反映出缺陷特征。

基于磁导率的焊缝裂纹检测传感器的设计研究

文中设计了一种新的“M”形磁导率检测传感器,通过感应信号差分输出的方法实现了对铁磁构件表面裂纹的检测。以45#钢的人工裂纹为研究对象,对检测原理进行了推导分析,对裂纹尺寸、检测扫查偏移量及剩磁场对检测信号的影响进行了试验研究。结果表明,该检测方法对待检构件的磁化状态和检测扫描偏移不敏感,可实现对构件表面裂纹的检测与评价。