【摘 要】
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铁磁性材料作为应用广泛的工程材料,在诸多民生领域都扮演着至关重要的角色,如铁路、天然气、石油管道、起重机械、大型钢结构建筑、游乐设施和大型桥梁等,它们是国民经济建设和人民生活的重要基础设施,此类大型设备在运行过程中安全问题关乎人民的生活、财产、经济问题,不容有失,因此,大型设备的早期损伤检测是关键一步,能够避免重大事故发生。尤其是在输油输气工程中经常用到的管线钢材料,因其表现为典型的磁各向异性,在
【基金项目】
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国家重点研发计划“国家质量基础的共性技术研究与应用”资助项目“铁磁性材料损伤多磁参数检测关键技术研究及仪器研制”（项目资助号:2017YFF0209702）
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铁磁性材料作为应用广泛的工程材料,在诸多民生领域都扮演着至关重要的角色,如铁路、天然气、石油管道、起重机械、大型钢结构建筑、游乐设施和大型桥梁等,它们是国民经济建设和人民生活的重要基础设施,此类大型设备在运行过程中安全问题关乎人民的生活、财产、经济问题,不容有失,因此,大型设备的早期损伤检测是关键一步,能够避免重大事故发生。尤其是在输油输气工程中经常用到的管线钢材料,因其表现为典型的磁各向异性,在使用电磁方法进行无损评价时候有诸多的不确定因素导致检测结果不准确。故而,如何准确表征各向异性材料应力状态在工程应用上非常重要。本课题对基于微磁多参数应力检测方法进行了研究。微磁多参数检测技术是整合磁巴克豪森噪声（MBN）、增量磁导率、切向磁场强度谐波分析、多频涡流等电磁检测方法于一体,以其“简、快、小”特点在铁磁材料性能评价方面迅速发展,并且受到广大工程现场青睐。在以往的研究中MBN技术已被证明是一种便捷、精确、无损地测量铁磁性材料表层应力的方法,但是上述研究大多是基于磁各项同性材料进行研究的,一些检测评估应力的方法在磁各向异性材料表面不在适用,准确率下降。本文基于上述问题采用磁多参数检测方法来通过分析多种电磁信号提取的多种特征参量与材料表面建立定量的微观组织联系,进而研究在磁各向异性材料表面应力检测评估更有效的方法。针对在磁各项同性材料表面研究检测方法在磁各向异性材料表面检测不准确的的问题,为了探明这种不准确的原因,通过实验研究了磁各向异性材料磁巴克豪森噪声的分布特性,从表征材料磁各向异性参量难易磁化轴方向、磁化方向幅值大小及表征磁各向异性特性形状因子等三个方面揭示同种材料不同位置磁各向异性分布不均匀现象。针对基于单一电磁检测技术磁巴克豪森噪声在评价磁各向异性材料表面的MBN信号分布不均匀现象导致应力检测评估不准确的难题,提出使用微磁多参数检测方法进行磁各向异性材料表面应力表征,首先,分析研究了微磁多参数的四种电磁检测技术的特征值提取原理及方法,并对相应的特征值进行简单解释说明,然后分析了微磁多参数的不同特征值与应力之间相关性,分析表明,多数特征值与应力之间有中度以上的相关性,能够用来使用多参数融合方法来表征磁各向异性材料表面的应力状态评估。基于上述实验研究基础,为了更准确表征磁各向异性材料表面应力状态,提出了微磁多参数融合应力检测技术,此方法通过搭建磁多参数检测系统,实验采集多参数特征值与应力之间变化关系,建立多元线性回归模型,预测给出磁易轴与拉伸方向呈0°、30°、60°、90°四种情况下测量点处主应力方向的应力值大小,融合检测结果中在大于40MPa时最大相对误差≤10%,很大程度上提高了无损检测方法评价磁晶各向异材料表面应力准确率。
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