铁磁构件ACSM方法及应力定量化测量研究

发布时间：2017-07-14 14:06

  本文关键词：铁磁构件ACSM方法及应力定量化测量研究

  更多相关文章： 无损检测 交变磁场应力测量法 残余应力 铁磁构件 焊点

【摘要】：应力是影响铁磁性材料疲劳强度、抗应力腐蚀能力、尺寸稳定及使用寿命的重要因素之一,应力的检测对预防构件因应力集中导致的变形、断裂至关重要。针对目前一些应力检测方法的不足,本文利用一种新的电磁无损检测方法—交变磁场应力测量法(ACSM)开展应力检测研究。从铁磁学的基本理论出发,系统研究了与铁磁性材料应力检测相关的问题,结合试验对ACSM法应力检测进行了相关的研究与探讨。本文首先从铁磁性材料的基本特性入手,分析了材料的力学特性,根据热力学平衡条件,从能量角度探究了ACSM法应力检测原理,研究了应力对铁磁性材料磁性能的影响并给出了磁力学模型,为ACSM法应力检测提供了理论基础。其次,介绍了整个ACSM检测系统的设计,包括激励模块、探头、信号调理模块、采集模块及基于LabVIEW的上位机软件显示界面。最后,以典型的铁磁性材料Q235钢为研究对象,先通过静载拉伸试验确定应力评价的有效特征量,然后研究了不同激励频率、不同激励电压及不同线圈匝数对检测信号的影响。试验结果表明:Bx实部信号与拉应力之间有良好的线性关系,此特征量可用于评估铁磁构件的应力大小,此外,通过线性拟合分析比较不同检测参数下的相关系数、灵敏度等指标,得到了一组最佳检测参数。该参数下,其相关系数达到0.991,灵敏度为7.411mV/kN。接着对静载拉伸试件和焊接试件的应力值进行测量,并将测量结果与盲孔法测量结果进行对比,试验结果表明:对于拉伸试件,两种方法测量结果具有很好的一致性,对于焊接试件,两者之间绝大部分差值小于30MPa,相对误差20%,说明ACSM法具有较高的测量精度。最后开展不同类型焊点以及不同位置焊点处残余应力测量试验,结果表明:离焊点越近,其应力值越大,随着离焊点中心距离的增加,其应力值逐渐减小,当距离超过30mm时,其应力值大小基本不受焊点的影响。
【关键词】：无损检测 交变磁场应力测量法 残余应力 铁磁构件 焊点
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG404;TM27
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 铁磁性材料应力检测研究现状10-14
• 1.2.1 电阻应变片法10-11
• 1.2.2 X射线衍射法11
• 1.2.3 超声波法11-12
• 1.2.4 巴克豪森效应法12
• 1.2.5 交变磁场应力测量法12-14
• 1.3 论文框架及主要研究工作14-15
• 第二章 ACSM法应力检测基础理论15-23
• 2.1 引言15
• 2.2 物质磁性的起源及分类15-16
• 2.3 铁磁性材料基本特性16-20
• 2.3.1 铁磁性材料力学特性16-17
• 2.3.2 应力对铁磁性材料磁性能的影响17-18
• 2.3.3 应力（应变）对磁化过程的影响18-20
• 2.4 ACSM法应力检测磁场模型20-22
• 2.4.1 逆磁致伸缩效应20-21
• 2.4.2 磁力学模型21-22
• 2.5 本章小结22-23
• 第三章 ACSM系统硬件研制23-38
• 3.1 引言23
• 3.2 硬件系统总体设计23-24
• 3.3 激励模块24-28
• 3.3.1 DDS信号发生器设计24-27
• 3.3.2 功率放大电路设计27-28
• 3.4 ACSM探头设计28-32
• 3.4.1 激励探头设计29-30
• 3.4.2 检测探头设计30-32
• 3.5 信号调理模块32-36
• 3.5.1 前置放大器32-34
• 3.5.2 锁相放大器34-36
• 3.6 信号采集模块36-37
• 3.7 本章小结37-38
• 第四章 ACSM系统软件设计38-46
• 4.1 引言38
• 4.2 系统软件总体框架38-39
• 4.3 ACSM软件设计39-45
• 4.3.1 前面板界面设计39-41
• 4.3.2 后面板程序设计41-45
• 4.5 本章小结45-46
• 第五章 基于ACSM法的应力测量试验研究46-64
• 5.1 引言46
• 5.2 试验条件与技术方案46-50
• 5.2.1 试验条件46-47
• 5.2.2 技术方案47-50
• 5.3 静载拉伸标定试验50-55
• 5.3.1 有效特征量50-51
• 5.3.2 激励频率对检测信号的影响研究51-53
• 5.3.3 激励电压对检测信号的影响研究53-54
• 5.3.4 线圈匝数对检测信号的影响研究54-55
• 5.4 残余应力55-62
• 5.4.1 静载拉伸残余应力测量研究55-58
• 5.4.2 焊接残余应力测量研究58-62
• 5.5 本章小结62-64
• 第六章 结论与展望64-66
• 6.1 主要研究结论64-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-68
• 发表论文情况说明68-69
• 致谢69-70

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘国营;罗时军;;导电铁磁高聚物[J];湖北汽车工业学院学报;2007年02期

2 史杭,蔡建华;铁磁超晶格中的电磁耦子[J];物理学报;1988年05期

3 贾彩丽;;实用型教学用金属铁磁物质探测仪的研制[J];上海电力学院学报;2009年02期

4 姜伟,魏国柱;铁磁-反铁磁超晶格的自旋波理论[J];辽宁大学学报(自然科学版);1997年04期

5 王炳雷,田晓耕,沈亚鹏;磁场对铁磁结构动态特性的影响[J];实验力学;2005年03期

6 庞霞;刘崇新;;含电磁式电压互感器的铁磁混沌电路的分析研究[J];物理学报;2013年15期

7 闫小兵;刘保亭;边芳;闫正;赵庆勋;;铁电/铁磁复合材料的制备及研究进展[J];河北大学学报(自然科学版);2007年02期

8 于春红;贾城;刘艳芬;;侧向铁磁／铁磁超晶格的静磁模式[J];哈尔滨师范大学自然科学学报;2007年01期

9 陈敬堂，廖代正，张若桦，熊振林;具有铁磁偶合的新型双铜（Ⅱ）和双钴（Ⅱ）配合物[J];南开大学学报(自然科学版);1994年03期

10 刘云秋,姜伟;铁磁-反铁磁双层系统低温比热理论研究[J];沈阳工业大学学报;1998年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 陈灏;吴健;李志强;川添良幸;;稀薄铁磁杂质对通过量子点的电子输运的影响[A];Quantum Transport and Mesoscopic Physics (Ⅲ)--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];1999年

2 何安;薛存;雍华东;周又和;;超导/铁磁双层薄带的磁弹性行为研究[A];中国力学大会——2013论文摘要集[C];2013年

3 吴韵秋;唐宗熙;张彪;;一种确定铁磁薄膜复磁导率的新方法[A];2011年全国微波毫米波会议论文集（下册）[C];2011年

4 钱宏南;;俄罗斯铸钢摇枕、侧架铁磁探伤介绍[A];西南地区第十届NDT学术交流会论文集[C];2009年

5 方岱宁;裴永茂;高旭;;铁磁智能材料的多场耦合实验和理论[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

6 周又和;高原文;郑晓静;;铁磁简支梁式板结构的磁弹性屈曲、后屈曲、弯曲与失稳[A];计算力学研究与进展——中国力学学会青年工作委员会第三届学术年会论文集[C];1999年

7 黄鹏飞;卢振洋;殷树言;段红海;李力;;输出铁磁电感对逆变CO_2焊机性能的影响[A];第九次全国焊接会议论文集（第2册）[C];1999年

8 高原文;周又和;郑晓静;;铁磁梁式板磁弹塑性动力特征研究[A];第七届全国非线性动力学学术会议和第九届全国非线性振动学术会议论文集[C];2004年

9 田明亮;;在超导/铁磁界面中奇异的长程近邻效应现象[A];2012中国功能新材料学术论坛暨第三届全国电磁材料及器件学术会议论文摘要集[C];2012年

10 孟萃;唐劲天;程建平;夏启胜;;铁磁热籽热疗中温度场稳态分布的三维数值研究[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 记者 刘霞;铁磁“三明治”可将数据存储效率提高万倍[N];科技日报;2013年

2 河北 王裕琛 王研;CG6A型铁磁物含量计原理与应用[N];电子报;2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 寇勇;铁磁介质结构若干磁弹性问题的理论与实验研究[D];兰州大学;2012年

2 屈少华;两种化合物的相变及磁性研究[D];华中科技大学;2008年

3 尹诗岩;磁纳米颗粒系统的交换偏置及锻炼效应[D];华中科技大学;2010年

4 王梓谦;铁磁薄膜中的静磁学和磁动力学[D];中国科学院研究生院（上海技术物理研究所）;2014年

5 黄晓桦;La_（1-x）Ca_xMnO_3体系的交换偏置效应及铁磁团簇玻璃态行为[D];中国科学技术大学;2010年

6 陈昌兆;氧化物超导/铁磁异质结的近邻效应和涡旋物质研究[D];上海大学;2011年

7 焦文鹤;铁基铁磁超导体研究以及Ta_4Pd_3Te_(16)的超导电性[D];浙江大学;2014年

8 凌味未;低温共烧（LTCC）铁电/铁磁复合材料与器件研究[D];电子科技大学;2011年

9 孟豪;高温超导及铁磁/超导异质结中电子输运的理论研究[D];上海大学;2011年

10 范小龙;铁磁金属薄膜的高频性质[D];兰州大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 潘继岗;铁磁构件ACSM方法及应力定量化测量研究[D];南昌航空大学;2016年

2 高歆;纳米球帽结构铁磁/反铁磁双层膜的交换偏置研究[D];复旦大学;2008年

3 武镇;有机分子在铁磁表面吸附问题的研究[D];山东大学;2015年

4 阿里;铁磁/非铁磁多层薄膜的层间耦合理论[D];西南师范大学;2005年

5 杨卫明;新型层状铁电—铁磁复合材料的合成与表征[D];武汉理工大学;2003年

6 祁发强;磁场作用下铁磁梁式板的动力行为分析[D];兰州大学;2008年

7 吴汉春;铁磁非铁磁异质结及多臂量子环中电子输运性质研究[D];清华大学;2004年

8 金霞;多层铁磁/超导隧道结中的电子输运性质的研究[D];苏州大学;2012年

9 韩强;铁磁/反铁磁薄膜的制备及磁性研究[D];吉林大学;2006年

10 印晓明;锰酸盐（稀土合金）—锆钛酸铅铁电铁磁多层膜中的磁电效应[D];南京师范大学;2007年

，

本文编号：541353