金属构件磁记忆检测效果的有限元仿真与实验.pdf

《金属构件磁记忆检测效果的有限元仿真与实验.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第l7卷第5期集美大学学报(自然科学版)VoI．17No．52012年9月JournalofJimeiUniversity(NaturalScience)Sep．2012[文章编号]1007—74o5(2012)05—0357—05金属构件磁记忆检测效果的有限元仿真与实验廖建彬，周海峰(集美大学轮机工程学院，福建厦门361021)[摘要】为确定金属磁记忆检测的影响因素，对金属磁记忆检测机理及电磁有限元进行了理论分析，利用ANSYS有限元分析软件模拟并分析了试件所受拉伸载荷的大小、试件温度对磁记忆检测效果的影响．同时，以45号钢杆件为例，进行拉伸加载实验，并与仿真结果对

2、比，验证了仿真结果的可行性．[关键词]金属构件；磁记忆检测；影响因素；ANSYS；仿真、[中图分类号]TG115．28[文献标志码]AFiniteElementSimulationandExperimentalontheEfectofMetalComponentsMagneticMemoryTestingLIAOJian—bin，ZHOUHai—feng(MarineEngineeringInstitute，JimeiUniversity，Xiamen361021，China)Abstract：Todetermineinfluencefactorsofmetalmag

3、neticmemorytesting，themetalmagneticmemorytestingmechanismandelectromagneticfiniteelementweretheoreticalanalyzed．ThemagneticmemorytestingefectofthespecimensunderdifferenttensileloadsandtemperatureswassimulatedandanalyzedbyANSYS．Specimensof45#carbonstee1．wereactuallyexperimentedwithtensil

4、eloadsandresultswerecomparingwiththosefromsimulation．Thefeasibilityofsimulationresultswasthereforevalidated．Keywords：metalcomponent；magneticmemorytesting；efectfactor；ANSYS；simulationO引言现代工业领域中设备的损坏80％以上为疲劳破坏J。金属磁记忆检测技术(MMMT)借助天然地磁场作用，利用铁磁性构件应力集中区及其内部缺陷对磁作用的特殊反应机制_2】，即利用已有缺陷或缺陷形成之前的微区变化在

5、地磁场作用下发出变化磁场信息的特性，间接地判断铁磁工件的应力集中区或缺陷J，利用该技术可以对铁磁性工件进行寿命评估．目前对于磁记忆检测技术的研究主要集中于应用方面，对金属磁记忆检测效果的研究不多，笔者采用仿真和实验结合的方式对金属磁记忆检测效果的影响因素进行了分析．1电磁有限元分析1．1电磁场的有限元分析及定解条件利用有限元法对于电磁场的求解，首先把相应的麦克斯韦微分方程组转换为泛变分问题，然后离[收稿日期]2012一Ol—o9[修回日期]2012—06—25[基金项目]国家自然科学基金资助项目(51179074)；潘金龙集美大学学科建设基金资助项目(C510068)

6、[作者简介]廖建彬(1976一)，男，讲师，硕士，从事现代轮机管理工程研究．·358·集美大学学报(自然科学版)第17卷散处理，即把变分问题转为多元函数的极值问题，并组成线性方程组进行求解，即可得所求麦克斯维方程组的数值解．天然地磁场作为金属磁记忆检测的激励源，在一定程度上受外环境磁场的影响，但可近似认同静态磁场，考虑到天然地磁环境下铁磁构件处于无电流状态，麦克斯韦方程组可简化为：r订～z，一n{～一v’其中：H为磁场强度(A／m)；B为磁感应强度(T)．LV·B=0．电磁场偏微分方程的定解条件包含待求场函数的初始条件和边界条件．1)初始条件：待求场函数初始瞬间其场域

7、各处的值及其场函数对时间的变化率．2)边界条件：待求场函数在场域边界上的边值．3)衔接条件：由于不同物理性质的介质组成电磁场所求解的场域，对于不同介质的分界面，场量E(电场强度)、日(磁场强度)、(磁感应强度)和D(电通量密度)的物理状态变化是不连续的【9J．在ANSYS电磁场分析中，其衔接条件自动满足．1．2应力—磁场的耦合材料组织本身的缺陷或不均匀性在机械应力作用下将导致材料磁导率分布的不均匀性，进而在外界地磁场的作用下产生漏磁场，磁导率的不均匀程度决定了漏磁场的大小。。．铁磁性工件在弱磁场条件下力磁耦合的模型¨：=r(1+bH／tzr)[a0+