鋼結(jié)構(gòu)磁力耦合應(yīng)力檢測(cè)原理及應(yīng)用技術(shù)研究.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件作為鐵磁體材料的代表，在工程中應(yīng)用越來越廣泛，若能找出鐵磁體材料的磁特性與應(yīng)力之間存在的聯(lián)系，建立合理的本構(gòu)模型并結(jié)合實(shí)驗(yàn)以及數(shù)值計(jì)算等手段，闡述其在實(shí)際應(yīng)力檢測(cè)中的指導(dǎo)和預(yù)測(cè)的作用，將對(duì)掌握工程中鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際受力情況具有重要的意義。本文從理論、技術(shù)、驗(yàn)證試驗(yàn)、程序分析的角度對(duì)所建立的磁力耦合本構(gòu)模型及其應(yīng)用進(jìn)行了探討和分析。主要得到了以下結(jié)論:
　　(1)本構(gòu)模型對(duì)材料磁力效應(yīng)的描述方面:結(jié)合鋼材料構(gòu)件的磁學(xué)特性，

2、通過對(duì)鋼材料構(gòu)件磁力耦合狀況的分析和研究，指出了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力與其磁特征量間存在的對(duì)應(yīng)關(guān)系，應(yīng)力的變化可導(dǎo)致磁特性發(fā)生相應(yīng)的改變，可根據(jù)收集到的反饋磁信號(hào)特征量值來確定構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力。同時(shí)，說明了構(gòu)件磁特性特征值較易捕捉和收集，數(shù)據(jù)處理具有一定的便利性，可在一定程度上作為工程應(yīng)用中檢測(cè)鋼構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力的方法的補(bǔ)充，為本構(gòu)關(guān)系的理論建模供了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　(2)根據(jù)鐵磁學(xué)的基礎(chǔ)理論及應(yīng)力耦合檢測(cè)的原理基礎(chǔ)，分析了磁性材料構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力對(duì)

3、鐵磁晶體內(nèi)的磁疇及磁疇壁結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)的影響;指明了構(gòu)件的磁特性改變的微觀原因，即構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力會(huì)改變晶體內(nèi)的磁疇結(jié)構(gòu)，使磁疇壁發(fā)生移動(dòng)和磁疇磁矩作用方向的改變，在內(nèi)應(yīng)力作用下晶體內(nèi)的磁疇壁能和壁厚均發(fā)生改變。
　　(3)建立了鋼結(jié)構(gòu)磁力耦合作用下的本構(gòu)模型，研究了鋼構(gòu)件的內(nèi)應(yīng)力與磁特性的模型，通過對(duì)鐵磁體桿件在不同應(yīng)力狀態(tài)下的磁特性變化規(guī)律的試驗(yàn)，找出了不同應(yīng)力狀態(tài)下拉壓桿的磁滯回線變化規(guī)律，繪制出了在不同外磁場(chǎng)強(qiáng)度下磁導(dǎo)率-應(yīng)力曲線

4、，并確定出了使曲線所反映的對(duì)應(yīng)關(guān)系最明顯的外磁場(chǎng)強(qiáng)度。試驗(yàn)結(jié)果說明，磁性材料的鋼構(gòu)件的磁特征值與內(nèi)應(yīng)力的本構(gòu)關(guān)系的分析與試驗(yàn)結(jié)果能夠較好的吻合，本構(gòu)關(guān)系的分析得到了較好的驗(yàn)證。
　　(4)磁力耦合本構(gòu)模型數(shù)值計(jì)算方面:通過計(jì)算機(jī)ANSYS程序模擬實(shí)際檢測(cè)，得到了在單向拉力作用下Q235鋼鐵桿件的H-B數(shù)據(jù)表，將有限元計(jì)算值與磁力耦合拉壓試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，兩組數(shù)據(jù)誤差很小，說明有限元程序經(jīng)過改良后在分析計(jì)算工作中的實(shí)用性，同時(shí)也驗(yàn)證