鐵磁性材料磁記憶檢測的幾個關(guān)鍵性問題研究.pdf

1、本論文是在國家自然科學(xué)基金(51261024)，江西省教育廳科技計劃重點(diǎn)項(xiàng)目，和廣東省數(shù)字信號與圖像處理技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題(2014GDDSIPL-01)資助下展開研究的。磁記憶檢測作為一種目前最重要的行之有效的早期檢測手段，一直受到海內(nèi)外無損檢測人士的普遍關(guān)注。但是在磁記憶檢測的一些問題的研究上，仍然有著種種的不足，如對缺陷的判據(jù)單一和難以定量，不同溫度下的磁記憶檢測研究較少，磁記憶檢測信號的處理方面的不足等?；诖?，本論文針對以

2、上不足進(jìn)行了一些研究。主要內(nèi)容概括如下：
　　1、闡述了本課題的提出及其研究意義，詳細(xì)論述了金屬磁記憶檢測技術(shù)的機(jī)理、儀器開發(fā)等方面在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，指出了磁記憶檢測方法存在的一些不足之處，最后給出了本論文的研究內(nèi)容以及創(chuàng)新之處。
　　2、論述了熱力、力磁耦合的相關(guān)基礎(chǔ)理論。首先介紹了鐵磁材料的基本性質(zhì)，然后通過磁記憶檢測的磁力磁耦合效應(yīng)，對應(yīng)力和磁導(dǎo)率之間的關(guān)系進(jìn)行了推導(dǎo)，并且詳細(xì)的介紹了磁機(jī)械效應(yīng)。最后針對不同溫度下的

3、磁記憶檢測，對彈性階段的熱-力耦合現(xiàn)象進(jìn)行了本構(gòu)方程的研究，并推導(dǎo)了居里點(diǎn)附近熱力磁三者之間的關(guān)系。本章為整篇論文提供了理論基礎(chǔ)。
　　3、論述了磁記憶檢測的極坐標(biāo)分析的方法相關(guān)理論基礎(chǔ)，利用ANSYS有限元建立了三維力磁耦合有限元仿真模型，對其進(jìn)行加載求解，得到缺陷表面的磁場分布情況，再對仿真得到的切向分量Hp(x)和法向分量Hp(y)進(jìn)行微分處理，最后將所得的兩個微分信號利用極坐標(biāo)分析方法進(jìn)行了分析。分析的結(jié)果可以在一定程度上

4、表明極坐標(biāo)分析方法能夠反映出鐵磁性材料的應(yīng)力集中程度。為了驗(yàn)證仿真結(jié)果的有效性，在此，對中心含圓孔的 X60管線鋼平板設(shè)計了拉伸實(shí)驗(yàn)，并提取缺陷處的磁場信號進(jìn)行極坐標(biāo)分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著試件受到的拉伸載荷的增大，極坐標(biāo)分析圖所形成的閉合區(qū)域也逐漸增大，并且復(fù)雜程度也在逐漸上升，證明磁記憶檢測的極坐標(biāo)分析方法可以對鐵磁性材料的應(yīng)力集中區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行一定程度上的反映，可作為磁記憶檢測在定量方面的參考。
　　4、設(shè)計仿真方案，通

5、過對一些工業(yè)中常用的材料如20＃鋼、45#鋼、12Cr1MoV等進(jìn)行仿真的方法，研究了不同溫度對磁記憶檢測信號的影響。首先對試樣進(jìn)行有限元建模，隨后對其進(jìn)行仿真來提取仿真模型在不同溫度下的磁記憶信號，并對得到的仿真信號進(jìn)行分析總結(jié)，以此來研究不同溫度對磁記憶檢測的影響。之后換不同種的材料，重復(fù)上述步驟，得到材料不同時溫度對磁記憶信號的影響， 仿真救過表明，在達(dá)到材料的居里點(diǎn)之前，溫度對磁記憶檢測的影響不大，當(dāng)溫度接近居里點(diǎn)時，

6、磁記憶信號峰峰值會急劇增大，并且材料只是影響不同溫度的磁記憶檢測信號的大小，對信號的變化規(guī)律影響不大。
　　5、針對目前磁記憶檢測信號處理方面的不足，通過引進(jìn)經(jīng)驗(yàn)小波變換，對磁記憶信號進(jìn)行信號處理。首先介紹了經(jīng)驗(yàn)小波變換的原理以及特點(diǎn)，之后針對磁記憶檢測的仿真信號，對其施加了實(shí)際檢測過程中常常會受到的高頻噪聲信號，然后使用經(jīng)驗(yàn)小波變換對其進(jìn)行處理，處理結(jié)果顯示該信號大部分的噪聲以及被有效的消除了，對原始信號有很強(qiáng)的還原度。隨后通過