18Cr2Ni4WA钢应力与巴氏噪声关系研究

摘要

结构件内部应力的检测关系到其在使用过程中的安全性和可靠性。常规检测内应力方法存在损坏原材料、无法快速、难规模化检测等弊端。本文以18Cr2Ni4WA拉伸件为对象，在对巴克豪森效应进行理论分析的基础上，研制集成激励源、信号采集、信号分析等为一体的电磁检测系统。通过提取巴克豪森噪声特征量来反映试样内部应力分布情况。
　　本论文选用锰锌铁氧体的 U型磁轭作为磁化器，锰锌铁氧体高磁工形骨架制作检测线圈，LM3886为磁化驱动核心，AD620为信号前置放大，OP37做有源高通滤波，选用英国PicoTech公司的3206B型号的数字示波器采集数据，利用Micro-Manager平台完成对采集卡驱动，实现信号采集。信号采集后通过应用Icy编制的相应插件完成对数据的显示、处理、评价。
　　通过对不同激励频率、激励电压下产生的巴克豪森信号分析，确定18Cr2Ni4WA钢的巴克豪森检测最佳激励频率为35Hz，最佳激励电压为12V；通过特征值与应力值之间的相关性分析和数据离散程度分析确定了最佳激励波形为三角波。
　　对18Cr2Ni4WA钢变截面拉伸试样在不同拉伸载荷作用下的应力应变进行有限元分析，并与拉伸后的巴克豪森检测结果对比，结果表明，无残余应力区域巴克豪森噪声信号低于有残余应力的区域，在弹性变形区域巴克豪森噪声信号随应力减小而减小；弹塑性区域和非均匀塑性变形区域含有残余应力，巴克豪森噪声信号较大且存在峰值，巴克豪森噪声值的双峰表示弹塑性区域交接区和非均匀塑性变形区，其中弹塑性变形交接区域巴克豪森噪声信号最大；均匀塑性变形区域，卸载后不存在宏观残余应力，巴克豪森噪声信号均随应力增加而减小。
　　本论文研究成果可以作为18Cr2Ni4WA材质齿轮的表面残余应力测量和评定的基础。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景和意义

1.2 国内外研究概述

1.3本课题的主要研究内容

第2章 巴克豪森检测原理

2.1磁畴结构

2.2 铁磁性材料磁化过程

2.3 巴克豪森效应

2.4 MBN信号的影响因素

2.5 本章小结

第3章 MBN检测系统硬件开发

3.1 巴克豪森噪声信号特征

3.2 巴克豪森测试系统硬件框架

3.3 数据采集

3.4 本章小结

第4章 MBN检测系统软件开发

4.1 软件系统的分层架构

4.2 基于Micro-Manager的MBN信号采集

4.3 基于Icy数据处理和显示

4.4 巴克豪森噪声信号特征值

4.5 本章小结

第5章 18Cr2Ni4WA钢中MBN信号

5.1 拉伸试样与拉伸性能

5.2 MBN磁化激励参数确定

5.3 MBN激励波形确定

5.4 MBN信号评价应力集中可行性分析

5.5 本章小节

第6章 总结及展望

6.1工作总结

6.2工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢

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