基于特征微分磁导率的铁磁材料检测方法研究

摘要

特征微分磁导率检测技术是一种新兴的电磁无损检测方法。通过对铁磁试件微分磁导率极大值的检测，该技术可用于评价和检测铁磁构件的应力集中状况、疲劳损伤程度和微观结构变化。该技术可对铁磁构件的损伤做出早期诊断，评估其使用寿命，在预防和诊断由铁磁构件失效引起的生产事故中，具有较高的应用价值。
　　本文介绍了特征微分磁导率检测技术的国内外研究现状。基于力磁效应理论，阐述了特征微分磁导率的检测机理。采用ANSYS有限元仿真软件建立了特征微分磁导率检测技术的二维仿真试验模型。搭建了特征微分磁导率检测技术的试验平台，并完成了铁磁试件应力集中和疲劳试验。
　　被检铁磁材料所受应力与其初始微分磁导率之间具有线性关系。特征微分磁导率检测信号u与待测试件密切相关，检测信号可直接反应待测试件的微分磁导率。利用ANSYS仿真模拟和试验研究，得出特征微分磁导率的最佳激励频率存在于较低的频段（一百赫兹左右），以及在1Vpp~3Vpp之间选取激励电压值。在检测探头的输出端添加了二阶带通滤波器，滤除了检测探头在复杂电磁场和力学试验环境下受到的干扰。检测信号经真有效值变换模块、数据采集卡和A/D转换后，输入至上位机程序，进行连续显示。特征微分磁导率检测技术的拉伸试验中，在铁磁试件达到屈服强度之前，当试件所受拉应力或残余应力匀速增加时，微分磁导率值呈线性减小的变化趋势，检测信号的变化量达到140mV。特征微分磁导率检测技术疲劳试验中，发现铁磁试件疲劳区的微分磁导率值小于非疲劳区的微分磁导率值，最大差值达到52mV。试验结果验证了特征微分磁导率检测技术可以灵敏地检测出铁磁材料内部存在的应力集中和疲劳损伤。

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第一章 绪论

1.1 选题的依据及背景

1.2特征微分磁导率检测技术国内外研究现状

1.3课题研究内容

第二章 特征微分磁导率检测技术的原理及仿真分析

2.1特征微分磁导率检测技术的检测原理

2.2特征微分磁导率检测技术的数学模型

2.3特征微分磁导率检测技术的有限元仿真分析

2.4 本章小结

第三章 特征微分磁导率检测传感器系统的优化

3.1 试验用磁芯

3.2 线圈缠绕方式的优化

3.3 检测参数的选定

3.4 本章小结

第四章 便携检测系统的设计

4.1 激励信号源模块

4.2 检测信号处理模块

4.3 上位机显示系统

4.4 本章小结

第五章 基于特征微分磁导率的检测试验研究

5.1 铁磁试件制备

5.2 特征微分磁导率检测技术试验系统

5.3特征微分磁导率检测技术应力集中与残余应力试验

5.4 特征微分磁导率检测技术疲劳试验

5.5 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者在读研期间科研情况说明

致谢

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