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磁應(yīng)變法測(cè)量原理

分類:殘余應(yīng)力檢測(cè)    關(guān)鍵詞:磁應(yīng)變法測(cè)量

1、前言:
殘余應(yīng)力的檢測(cè)隨現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生,人們更關(guān)注其中不損害被檢產(chǎn)品的無損方法。在一系列用于鋼鐵材料的無損檢測(cè)方法中,新近開發(fā)的磁測(cè)殘余應(yīng)力法具有很大的優(yōu)良性。因?yàn)榭偟恼f來,磁性能的變化易于測(cè)量,而且與超聲法、X射線法、中子衍射法相比,磁測(cè)裝置的低成本更能為人接受。磁測(cè)法是通過測(cè)定鐵磁材料在內(nèi)應(yīng)力的作用下磁導(dǎo)率發(fā)生的變化來確定殘余應(yīng)力的大小和方向的。世界各國都非常注意研究此類方法。眾所周知,鐵磁材料具有磁疇結(jié)構(gòu),其磁化方向?yàn)橐状呕S向方向,同時(shí)具有磁致伸縮性效應(yīng),且磁致伸縮系數(shù)是各向異性的,在磁場(chǎng)的作用下,應(yīng)力產(chǎn)生磁各向異性。磁導(dǎo)率作為張量與應(yīng)力張量相似。本儀器通過傳感器和一定電路,將磁導(dǎo)率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),輸出電流(或電壓)來反映應(yīng)力值的變化。在二維應(yīng)力狀態(tài)下,電流輸出值和應(yīng)力值同樣不存在單值線性關(guān)系。經(jīng)理論分析和試驗(yàn)證明,主應(yīng)力差和垂直方向電流差有單值的線性關(guān)系。通過傳感器(探頭)在測(cè)定處轉(zhuǎn)動(dòng)三個(gè)方向即可找到*大主應(yīng)力方向和主應(yīng)力差值,或直接用Icp測(cè)定任一點(diǎn)的應(yīng)力值。
2、磁應(yīng)變法測(cè)量原理
利用鐵磁材料磁致伸縮的逆效應(yīng),材料在應(yīng)力作用下,產(chǎn)生磁各向異性,磁導(dǎo)率作為張量和應(yīng)力張量相似。該方法通過測(cè)定磁導(dǎo)率的變化來確定一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。通過傳感器(探頭)和電路將磁導(dǎo)率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏髁浚ɑ螂妷海┑淖兓?,建立?yīng)力和電流(或電壓)的函數(shù)關(guān)系,通過電量測(cè)量來確定內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)力和電流(或電壓)之間不存在單值的函數(shù)關(guān)系。但是,平面應(yīng)力狀態(tài),主應(yīng)力方向輸出的電流差和主應(yīng)力差有單值的線性關(guān)系,其表達(dá)式:

磁應(yīng)變法測(cè)量原理1.jpg
3、磁測(cè)應(yīng)力靈敏系數(shù) 的確定
靈敏系數(shù)可通過單向拉壓或四點(diǎn)彎曲試驗(yàn)確定。為消除邊界對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,試樣的寬度應(yīng)大于三倍探頭的尺寸,試樣長寬比取6較適宜。標(biāo)定試樣,選擇與被測(cè)材料同樣化學(xué)成分和同一熱處理狀態(tài)的無內(nèi)應(yīng)力材料制成。通過標(biāo)定,可等到圖I的曲線。

磁應(yīng)變法測(cè)量原理2.jpg
直線的斜率即為 值, 值可用*小二乘法計(jì)算

磁應(yīng)變法測(cè)量原理3.jpg
4、磁測(cè)主應(yīng)力的確定
   已知各測(cè)點(diǎn)的主應(yīng)力差和主方向角,用切實(shí)力差法分離主應(yīng)力。任意一點(diǎn)p的主應(yīng)力分量;
磁應(yīng)變法測(cè)量原理4.jpg

5、磁測(cè)殘余應(yīng)力的三維測(cè)量
根據(jù)趨膚效應(yīng),磁通浸透深度可由下式確定:

磁應(yīng)變法測(cè)量原理5.jpg
       改變f可測(cè)得不同層深的殘余應(yīng)力加權(quán)平均值。用數(shù)學(xué)的方法可求得沿層深的梯度,分析和計(jì)算用專用的軟件JH-80磁測(cè)法應(yīng)力計(jì)算.EXE,由計(jì)算機(jī)完成。必要時(shí),根據(jù)空間問題的三個(gè)微分平衡方程,可求得任一點(diǎn)另外三個(gè)應(yīng)力分量磁應(yīng)變法測(cè)量原理6.jpgz=0界面處磁應(yīng)變法測(cè)量原理7.jpg,對(duì)于淺表層內(nèi),該三個(gè)應(yīng)力分量一般很小。
      原蘇聯(lián)F.T.opexoB1974年用磁測(cè)法測(cè)定了焊接園盤殘余應(yīng)力的分布,日本的吉永等在1977年測(cè)定了對(duì)焊接試板殘余應(yīng)力分布,日本北川等人測(cè)定過焊接箱形梁的殘余應(yīng)力,美國人曾用來測(cè)定大炮炮筒的內(nèi)應(yīng)力。


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