磁法检测技术在应力检测中的研究

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1、磁法检测技术在应力检测中的研究　　摘要磁法检测技术是通过对试件磁信号的检测，对试件的压力集中情况和疲劳损伤程度进行早期评估的一种新的检测手段。该方法的使用可以正确反映待测试件应力的变化。为了精确测量试件的磁信号强度，在研制了高灵敏度磁矢量探头检测的试验平台的同时，建立了检测信号与磁导率的关系算法。试验发现，应力集中区域，会导致该区域与周边的区域磁导率发生相应的差异，即随着试件中所存在的残余应力增加，所采集得到的磁信号强度也在增大。　　关键词磁法技术磁导率压力磁信号磁感应强度　　中图分类号：TG142.71文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.12

2、.073　　AbstractMagneticisatechniquebywhichcanevaluatestressconcentrationanddegreeoffatiguedamagebytestingthepermeabilityofferromagneticcomponents.Thetechniquecanreflectthestresschangesincomponentprecisely.Inordertomeasurethepermeabilityaccurately，thehighsensitivitytestingplatformandthealgorithmb

3、etweenthesignalandthepermeabilityaresetup.Theresultsdemonstratethatthepermeabilityandmicro-strainofthematerialincreasewiththeresidualstress.　　Keywordsmagnetictechnique；magneticpermeability；7stress；magneticsignal；magneticinductionintensity　　残余应力是材料内部维持自身相互平衡的一种应力系统。①残余应力的存在会对构件的相关性能产生直接的影响，②如机械性

4、能、强度、抗腐蚀力、尺寸与使用寿命。在各工业领域如机械、水利水电、热电核电、航空航天、石油化工、冶金、铁路、交通等行业，③残余应力测试技术及其应用研究始终受到高度重视。为此，各国研究者从不同的角度出发，针对残余应力测试技术进行了研究。④　　目前残余应力检测技术主要有以下几种：射线衍射法、磁性法、超声波检测法及电子散班法等，⑤但这些方法都在不同程度上存在着局限性。1929年俄国学者AKCEHOB首先提出X射线应力测定构想，最终形成了成熟X射线衍射法，可是在实验和实际应用过程中发现，该方法对检测表面的要求比较高，穿透深度小，只有30m左右，⑥且操作程序繁琐。⑦中子衍射法是一种较新颖的检测

5、方法，但只有反应堆中才可以得到所需的热中子流，且在反应堆或者中子加速器中，才能获得较高分辨率，⑧仪器设备非常昂贵，同时测试条件要求非常高，因此在实际的测试及应用还存在许多困难。⑨而磁性法：可靠性和精度都比较差，量值标定困难，对材质较敏感，且应用范围较窄，仅只限于铁磁材料。超声波法对应力的检测受到材料的性能、机械构件的形状和组织结构影响，测量的灵敏度相对较低，同时须采用高精度设备及仪器进行测定声速变化，测定过程较为烦琐。同样只能对材料表面应力情况进行测量的电子散斑干涉法，且对抗震性要求很高，及工作环境要求限制较大。7　　针对残余应力的检测中缺乏简便而有效手段的问题，本文提出采用基于地球

6、磁场的微磁检测技术。该方法不受材料性质的限制，具有速度快、无辐射、操作简单，同时可以对石羊内部和外部进行应力检测。　　1微磁检测原理　　微磁检测技术是利用高精度磁矢量传感器，进而对检测试样表面不同区域的地磁场磁感应强度变化情况，以不同区域磁感应强度改变情况进而判断试件中的残余应力分布，并经过对数据处理和分析，预测试样中应力较为集中的区域位置和应力分布的一种新颖无损检测技术，是一种基于地磁场为磁源的被动式检测技术。其基本原理是：　　将构件置于以地磁场为背景环境中，若试样中存在应力集中时，该区域与试样的相对磁导率会产生一定程度的差异，为及。图1所示，当试样中存在应力集中，试样表面所采集的

7、磁感应强度B则会发生相应的变化；反之则会均匀分布，不会发生异常变化。　　应力集中会对试样所采集的磁感应强度产生不同程度的影响，当>时，如图2（a）所示，试样压力集中区的磁感应强度信号值会显示一个异常的向上凸起；当<时，就会在该位置使得磁感应强度信号值发生向下的凸起，如图2（b）所示。　　2检测系统结构框架图　　该应力检测系统的采集磁信号传输框架图如图3：　　系统中，使用CAN总线进行下位机与上位机之间的数据传输。基于CAN的可靠性和独特的设计，以及采用了高