金屬磁記憶檢測(cè)機(jī)理的試驗(yàn)研究與有限元仿真.pdf

1、本文以磁性物理學(xué)、技術(shù)磁學(xué)等理論為指導(dǎo)，以試驗(yàn)研究和數(shù)值仿真為手段，研究了不同鐵磁材料在不同載荷下的磁記憶信號(hào)分布特征，并將金屬磁記憶技術(shù)引入到疲勞損傷與壽命評(píng)估領(lǐng)域，探索疲勞損傷的磁記憶表征規(guī)律。
　　根據(jù)應(yīng)力的磁效應(yīng)來源于應(yīng)力的磁導(dǎo)率效應(yīng)的理論，利用ANSYS有限元轉(zhuǎn)件對(duì)20＃鋼小孔L平板試樣進(jìn)行了力一磁效應(yīng)的有限元仿真。提取數(shù)據(jù)并分析了磁場(chǎng)分布規(guī)律及檢測(cè)路徑、應(yīng)力大小對(duì)表面漏磁場(chǎng)影響，對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度法向梯度值進(jìn)行了分析，繪制了法

2、向梯度值的峰值幅度隨應(yīng)力的變化曲線。結(jié)果表明，在應(yīng)力集中部位磁場(chǎng)強(qiáng)度法向分量過零點(diǎn)，切向分量出現(xiàn)最大值，磁力線在應(yīng)力的加載過程中發(fā)生了反轉(zhuǎn)，證明了力磁耦臺(tái)模型的適用性。分析還表明，應(yīng)力集中和漏磁場(chǎng)法向梯度值具有很強(qiáng)的相關(guān)性，應(yīng)力分布決定了漏磁場(chǎng)梯度的分布。
　　以45＃鋼為研究對(duì)象，分別對(duì)無預(yù)制缺陷及帶缺口平板試樣拉伸過程中的磁記憶信號(hào)進(jìn)行了刪量與分析。結(jié)果表明，在彈性階段，磁記憶信號(hào)較小且分布雜亂，而當(dāng)應(yīng)力大于5OOMPa時(shí)，磁

3、記憶信號(hào)明顯增強(qiáng)。在磁記憶特征值提取方面，利用傳統(tǒng)的磁場(chǎng)梯度極值可以有效的檢驗(yàn)應(yīng)力集中部位。同時(shí)本文提出一種新的基于磁記憶信號(hào)能量的檢刪特征值，實(shí)驗(yàn)證明可以通過此特征值對(duì)試樣的安全性做出檢測(cè)及評(píng)估。
　　對(duì)比分析了4i＃鋼與30CrlMnSiNi2A鋼拉伸過程中的磁記憶信號(hào)，結(jié)果表明，不同的鐵磁材料在應(yīng)力的作用下，其法向磁場(chǎng)梯度K值峰值變化規(guī)律不同，這與材料的力學(xué)性能以及材料的磁學(xué)參數(shù)有直接的關(guān)系。
　　以40Cr鋼三點(diǎn)彎曲