磁记忆效应的Jiles-Atherton理论模型全过程推导

金属磁记忆检测方法是一种能够对铁磁材料进行早期无损检测的新技术,其检测的是在外应力和地磁场的共同作用下铁磁构件产生的自发漏磁场.而磁机械效应则是指在恒定的外磁场环境中,磁化强度与外应力之间的变化关系.两者从本质上来讲是相似的.因此,磁记忆效应的物理本质就是弱磁场(地磁场)下的磁机械效应.针对磁机械效应经典的Jiles-Atherton理论模型,进行了系统、全面、完整的理论公式推导,分析了不同变量之间的物理关系和数学关系,并指出Jiles-Atherton理论模型存在的不足,并探讨了基于该模型进行的优化改进研究,改进的模型很好地解释了拉压应力作用下的非对称磁化行为.

磁巴克豪森应力检测仪研制

基于磁巴克豪森效应原理研制了一种铁磁性材料应力检测仪。该仪器包含磁巴克豪森传感器、低频连续功率放大器、低噪声小信号放大器和应力标定等多项技术,可对不同铁磁性材料应力状态进行检测与评估。工程现场实验表明所开发的检测仪器具有快速、便捷进行在役设备关键部位应力分布扫描检测的优点,且应力检测灵敏度和准确度高。

巴克豪森噪讯无缝线路应力检测仪的研制及应用

利用磁巴克豪森效应原理研制了巴克豪森噪讯无缝线路应力检测仪,该检测仪可用来检测铁轨的内部应力、表面硬度及疲劳损伤,可以实现在线、瞬态以及便携式测量。通过在北京丰台区工务段选取一段无缝线路,采用该仪器对此段无缝线路的缓冲区、伸缩区以及固定区进行定点检测,研究整根铁轨内部残余应力的变化,发现铁轨内的残余应力基本维持在一个固定的数值,从实验过程和结果得出该检测技术是可行的。

巴克豪森噪声在应力及疲劳损伤检测上的应用

针对铁磁材料的应力状况、疲劳寿命及硬度等力学参数的测量手段和方法，利用铁磁性材料的特性之──—ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｂａｒｋｈａｕｓｅｎ ｎｏｉｓｅ效应，依据磁弹噪讯理论，研究了磁弹噪讯产生的机制，并研制出磁弹噪讯传感器和相应的铁磁材料应力与疲劳损伤检测仪器．实践证明：所研制的检测仪器及检测技术具有检测速度快、检测精度高、便于携带的优点．

钢材磁通量与应力关系的磁力学模型及试验研究

针对传统无损检测技术难以实现对在役钢结构的应力检测这一问题,提出了钢材等铁磁材料基于磁力耦合效应的全磁通应力磁性无损检测法,即通过测试钢材的全磁通量来测试其应力状态.根据钢材(铁磁材料的一种)磁感应强度的应力敏感这一特性,基于微磁能量理论,推导了磁感应强度同应力的关系方程,建立了磁通量增量与应力关系的磁力学模型.采用Q235钢材制作了2种模型试件,对其进行了磁力耦合试验.结果表明,试验结果与计算结果吻合较好,且2种模型试件磁通量的变化量均随着其拉应力的增大而增大,均随其压应力的增大而减小,且与外加应力呈较好的线性关系.

基于巴克豪森噪声技术的电磁应力理论分析

本文采用电动力学及弹性力学等相关理论,分析了铁磁材料在弹性力和电磁场双重作用下的磁弹理论问题,提出了电磁与应力应变的关系式。并利用巴克豪森噪声技术对现役钢轨的测量数据对比,证明了磁与应力应变的正比线性关系,验证了所得公式的准确性。

基于小波变换电磁应力检测方法的研究

电磁应力检测是基于法拉第电磁感应原理,利用金属材料的逆磁致伸缩效应实现对铁磁材料应力集中区的无损检测。该法体现了检测准确、应用灵活和成本低等特点,但在实际应用过程中容易受到外界干扰。论文利用离散小波分析方法对采集的数据进行处理,研究结果表明:基于小波变换的电磁应力检测系统在提高了检测精度的同时,更加直观地反应了应力集中情况。试验得到的测量结果与金属磁记忆方法和超声波方法的测量结果吻合程度达90%以上。

周向磁巴克豪森噪声分布及平面应力测量

磁巴克豪森噪声对应力非常敏感,是一种操作便捷、检测灵敏度高、重复性好的原位无损应力测量技术,在残余应力测定、零部件应力集中区评价、结构承载应力评估中有广阔的应用前景。工程中铁磁性材料表面平面应力测量时最大主应力及其方向测量是一项亟待解决的难题,提出了一种基于周向磁巴克豪森噪声分布的平面应力测量方法,建立了求解平面应力张量的模型,实现了测量点任意方向的正应力和剪应力解调。实验验证了该方法的有效性,测量结果表明,当主应力大于50 MPa时,实测的最大主应力方向偏差为10°,最大正应力偏差为5 MPa,最大剪应力偏差为6 MPa,具有较高的测量准确度。

铁磁材料单向应力无损检测实验研究

传统的四磁极磁测应力传感器不仅存在结构对称性差异,而且其难以保障检测输出信号零点值为零.引入标准补偿试件平衡待测试件的工况误差,实现环境变量的自动补偿;采取检测线圈同相串联接法,以线圈连接中间接点与电位器滑动点间的电压信号作输出,使零点值可调.实验结果表明,该方法实现了对电路零点值的准确调节,而且传感器的输出特性与理论推导结果呈线性吻合.因此,该传感器可以实现铁磁材料单向应力测试.

自补偿式压磁应力传感器设计

针对铁磁材料应力测试参数补偿问题,设计了四极压磁应力检测传感器,利用一对电极检测试件,另一对电极检测补偿试件,并设计了电路,在设计的传感器基础上进行了板材试件拉伸试验,试验验证了传感器的基本磁测性能,它具有性能稳定、结构简单的特点,可用于板材及管材应力在线无损检测。

钢结构磁性无损检测理论与应用研究

当钢材等铁磁材料受到外部荷载作用时,在它的内部将产生内力,即产生应力σ,从而使铁磁材料磁化时的磁导率发生相应变化。本文根据铁磁材料的这一独特性能,针对大跨钢结构等缺陷敏感结构的主要受力和变形特点,利用磁化的应力敏感性,研究并提出了一种铁磁构件在简单应力状态下的磁导率变化与其应力变化关系的数学模型,得出了构件应力与其磁导率之间的线性相关关系,建立了大跨钢结构等缺陷敏感结构安全状况磁性无损检测的基本理论和工程应用方法,为保证这类结构的安全性提供了一定的依据。

磁巴克豪森噪声表征铁磁性材料应力的最优特征值研究

磁巴克豪森噪声是铁磁性材料动态磁化时磁畴壁的不连续运动过程中产生的一种信号,对材料中的应力比较敏感,在应力检测方面具有广阔的应用前景。在磁巴克豪森噪声应力检测的研究中,常用的磁巴克豪森噪声特征值有均方根、均值、振铃数、包络峰值、包络面积、峰值时间等,采用的特征值不同,其随应力变化规律也有所不同,即不同特征值检测应力的敏感度及精度不同,因此如何选取特征值对应力检测具有重要意义。通过拉伸实验得到了拉伸应力与磁巴克豪森信号之间的关系,计算了拉伸应力与各特征值的关系曲线,分析了各特征值表征应力的敏感程度与误差大小,得到了磁巴克豪森噪声表征应力的最优特征值。

铁磁材料巴氏噪声应力检测仪

巴氏噪声是当铁磁材料受到交变磁场的作用时,由安放在其表面的控测线圈所接收到的一种噪声式的电脉冲信号。该信号与材料的许多性质都有密切关系。文中介绍利用该技术研制的一台巴氏噪声应力检测仪的电路组成及工作原理。

基于MBN应力检测系统的磁化电压优化分析

针对目前磁巴克豪森噪声应力检测系统在低激励频率情况下,检测信号强度不够以及稳定性不佳等问题,进行了磁巴克豪森噪声应力检测磁化电压的优化研究。以45#钢材料为实验对象,利用有限元电磁场仿真分析软件ANSYS Maxwell对励磁部分进行了仿真,分析了不同磁化电压下的试样磁化效果。在同一励磁频率下,通过比较不同磁化电压对磁巴克豪森噪声检测信号的影响,得到了磁巴克豪森信号与磁化电压之间的关系,确定了最佳磁化电压。实验结果表明,在采用低激励频率保证检测深度的前提下,当磁化电压幅值处于7 V时,磁巴克豪森噪声信号强度高,对应力损伤检测的灵敏度高,稳定性佳,分辨率最高,且同应力的拟合度好,说明低激励频率条件下的磁巴克豪森噪声应力检测系统的检测能力得到了改进。

不同材料在不同应力状态下的磁记忆信号特征

磁记忆是力磁效应的一种表现,目前关于力磁效应的基本规律及机理研究还没有统一的定论。为了进一步对磁记忆效应的机理及不同材料不同应力状态下磁记忆信号特征进行试验性的研究,对不同铁磁材料(Q235,20号钢,45号钢)圆棒试件进行静载拉伸试验,分别测量某固定点处在线加载和在线卸载2种不同应力状态下的磁记忆信号。试验结果表明:3种不同材料在线加载时磁记忆信号各表现出了不同的力磁效应;在线卸载时测得的磁记忆信号更能有利地分析构件的应力阶段;弹性阶段时磁荷梯度GF变化幅度不大,接近屈服阶段时,磁荷梯度变化幅度变大,可以利用磁荷梯度对低碳钢材料应力定量评价。试验结果为磁记忆效应机理研究提供了一定的依据,也为金属磁记忆检测的定量检测提供了潜在可能性。