铁磁性材料长期运行过程中会出现应力集中的现象,应力区的表面会散射出天然的磁场,弱磁检测技术可以通过检测铁磁性金属构件应力区表面的弱磁信号,来判断构件应力损伤区域和应力损伤程度。弱磁检测技术作为近几年兴起的一种无损检测技术,该方法对应力敏感、无须耦合剂、检测速度快、支持非接触动态在线检测,在铁磁性金属构件应力检测领域具有很好的应用前景。但是,当铁磁性构件受到外部载荷与环境磁场影响时,对应力损伤区弱磁信号特征缺乏系统的分析。因此亟须针对铁磁性材料应力损伤区建立一套完整的磁力学关系,分析其弱磁信号特征,这对弱磁检测技术的理论及工程实践的应用具有关键意义。本课题首先通过J-A理论研究了应力对铁磁性材料磁滞回线的影响,计算了不同载荷作用下铁磁性材料的磁力学关系,分析了拉应力与压应力对弱磁信号的影响。根据铁磁性金属构件应力损伤区域弱磁场的空间分布特性,建立了磁荷模型,并系统分析了不同载荷与环境磁场对铁磁性材料弱磁信号的影响。最后通过有限元法求解了铁磁性构件应力损伤区域的应力值,进一步根据磁荷模型计算分析了构件应力损伤区域的弱磁信号,并在铁磁性构件应力损伤区域,建立了弱磁信号梯度特征值、弱磁信号幅度参数等信号处理和分析的方法,开展了系统的实验研究,实验结果很好的验证了理论模型的正确性。研究结果表明:当铁磁性材料受到外部载荷作用时,在弹性范围内拉应力会使材料的弱磁信号呈上升趋势,压应力会使材料的弱磁信号呈下降趋势;在铁磁性金属构件应力损伤区建立的磁荷模型,很好的反映了应力损伤区弱磁场空间分布规律,其中弱磁信号的水平分量相对于切向、法向分量,信号的幅值小一些,实际检测时弱磁信号的水平分量可能会出现特征不明显情况;随着外界磁场增加,弱磁信号切向分量的幅度参数近似线性增加;而弱磁信号法向分量的幅度参数变化相对较小,并随外界磁场的增加,弱磁信号法向分量的幅度参数不断减小,说明弱磁信号的切向分量更易受到外界磁场的影响。不同载荷作用下,铁磁性材料损伤区域弱磁信号梯度峰值变化较大,梯度峰值可以有效的判断应力损伤区域弱磁信号变化情况。因此,可以将梯度峰值作为弱磁检测技术评估材料应力损伤程度的特征量,为弱磁检测信号特征的研究提供参考。