基于弱交流磁化的钢材应力检测方法研究

定期对工业领域中的铁磁性构件进行应力检测可确保工业设备安全工作。提出了一种弱交流磁化条件下的基于磁弹效应的钢材应力检测方法。首先通过有限元仿真研究了弱交流磁化条件下的钢板力磁关系,并优化了测点位置。其次针对不同热磁处理钢板开展了弱交流磁化条件下的钢板应力磁测实验。结果表明,钢板表面法向弱交流感应磁场在不同频率下均具有良好的应力敏感特性;弹性应力变化范围为0~167 MPa时,钢板表面法向弱交流感应磁场幅值与应力之间具有近似线性单调的关系;消磁和热处理可以有效改善相同尺寸钢板的力磁关系的一致性;弱交流磁化条件下的应力磁测方案具有非接触、良好的一致性和抗背景磁场干扰等优势。

基于主动磁化的钢板应力测量性能提升方法研究

提出一种提高基于磁弹效应的钢板应力测量灵敏度和一致性的方法。从力磁耦合理论模型出发,分析强磁化和弱交流磁化对力磁耦合所起的作用:强磁化能通过降低初始磁导率和统一力磁耦合参数,提高应力测量的灵敏度及一致性;弱交流磁化提供小幅振荡磁场,能有效消除干扰磁场影响。开展了基于磁弹法的钢板应力测量有限元仿真研究,表明当初始相对磁导率较低时,应力作用下的钢板法向磁感应强度变化率较大,即应力测量灵敏度较高。开展了不同强磁化条件下不同厚度钢板的拉伸试验,测量其法向磁感应强度变化。实验结果表明:与未磁化相比,强磁化后钢板应力测量灵敏度有数十倍提升,一致性有数倍至百倍提高。其中,3 mm厚度钢板采用单磁铁移动磁化方式的应力测量灵敏度和一致性参数提高至1.665 mGs/MPa和2%;5 mm厚度钢板采用双磁移动磁化方式的应力测量灵敏度提高至1.41 mGs/MPa,采用单磁铁移动磁化方式的一致性参数提高至0.2%;7 mm厚度钢板采用双磁铁移动磁化方式的应力测量灵敏度和一致性参数提高至1.2 mGs/MPa和1.8%。