ACSM法系统设计及铁磁构件应力测量研究

大型机械装备关键部件工况恶劣,易产生应力集中并导致发展为宏观缺陷。设计开发一套交变应力测量系统,系统包括测量传感器、DDS信号激励模块、信号调理模块、信号采集与处理模块。基于电磁理论设计优化U型磁轭传感器,依据互相关原理设计信号调理模块,并利用该系统对受载Q235钢进行应力测试。实验结果表明,ΔBx参量随激励电压有显著变化,当激励电压为5 V时,ΔBx变化较小,构件屈服后仅有10 mV变化,激励电压为19 V且载荷为300 MPa时ΔBx达到98 mV。构件在弹性阶段ΔBx与应力呈线性变化,屈服后迅速增大;ΔBz变化较小且规律复杂,不适宜对应力进行评估。结果表明该系统为铁磁构件的应力测量提供了一种有效的测试方法。

基于ACSM法的铁磁构件应力表征

大型机械设备的关键铁磁构件服役工况恶劣,易形成应力集中并可能导致疲劳累积损伤、裂纹等破坏性缺陷,因此准确评价铁磁构件的应力集中程度可有效防止危险性缺陷的产生。研制了用于测量应力的交变磁场应力测量法（Alternating current stress measurement,ACSM）系统,其硬件部分包括检测探头、激励模块、信号调理电路和信号采集模块等,信号采集系统基于LabVIEW软件设计。对Q235钢进行静态应力检测,通过分析检测传感器二维信号的变化特征,研究不同应力程度、激励磁场与应力方向夹角a和激励频率f对ACSM检测信号的影响。试验结果表明:随应力的增加,仅△UBx呈线性逐渐增大;激励磁场与应力方向相同时（α=0°）,△UBx最大值为160 mV,并随α角的增加逐渐变大,当α=90°时达到最大值270mV;当f≤3kHz时,检测信号△UBx随激励频率的增加呈递增趋势,而f（29）3 k Hz时,检测信号趋于稳定或减小。