基于无损检测的结构钢机械性能退化研究

摘要

无损检测(Nondestructive evaluation，NDE)是检测技术的一个重要组成部分，又称非破坏性检测，利用无损检测技术能够在不破坏被检测对象物理化学性能和几何完整性的情况下，通过分析构件内部异常和缺陷存在所引起的磁、光、电、声、热等反应的变化，确定缺陷的存在，掌握缺陷的特征，并对其危害程度，构件剩余使用寿命、承载能力和安全系数等加以评价。传统的无损检测方法包括射线检测、超声波检测、渗透检测、磁粉检测、涡流检测、金属磁记忆检测以及电位差检测等。
　　本文采用非线性超声和金属磁记忆两种无损检测手段，以LZ50车轴钢和Q235钢为实验材料，在离线条件下，采用单向拉伸加载和疲劳加载，研究了两种结构钢材料早期性能退化和非线性系数/漏磁场强度变化之间的关系。本文的试验研究结果表明:
　　1.在拉伸加载模式下，非线性超声测试研究表明:拉伸试件进入屈服状态之前，非线性系数随着加载应力的变化程度不明显;拉伸试件进入屈服状态后，非线性系数随着加载应力的增加发生变化;缓慢下降之后随着加载应力的增加上升，在进入颈缩之前快速增大;
　　2.在疲劳加载模式下，非线性超声测试研究表明:疲劳加载初期非线性系数先是增加;随着疲劳加载次数的增加，非线性系数随疲劳加载次数的变化不明显;
　　3.在拉伸加载模式下，金属磁记忆检测研究表明:弹性变形阶段法向漏磁场强度Hnp(x)沿加载线呈线性变化，其斜率随着应力幅值的增加呈线性增加;试件出现局部塑性变形后，法向漏磁场强度Hnp(x)在应力集中区域呈现非线性变化;试件出现宏观裂纹后，法向漏磁场强度Hnp(x)幅值发生明显增加且在裂纹区出现峰-峰值变化;法向漏磁场强度的梯度kmax绝对值一经加载既明显上升，然后趋于稳定，一直延续到试件屈服;进入屈服后kmax绝对值成倍增加，随后略微上升后趋于平稳;
　　4.在疲劳加载模式下，金属磁记忆检测研究表明:材料塑性阶段漏磁信号幅值随疲劳加载次数的变化不明显，表明金属磁记忆检测方法对于塑性损伤程度区分不明显。

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致谢

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 非线性超声检测技术及其研究进展

1．3 金属磁记忆检测技术及其研究进展

1．4 本文研究目的和内容

1．4．1 本文研究目的

1．4．2 本文研究内容

第2章 无损检测实验测试系统

2．1 引言

2．2 非线性超声测试系统

2．2．1 非线性测试系统结构及组件

2．2．2 压电超声换能器

2．2．3 激励波形的选择

2．2．4 测试信号处理

2．3 金属磁记忆检测系统

2．4 试件材料及加载设备

2．4．1 试件材料

2．4．2 加载设备

2．5 本章小结

第3章 结构钢性能退化的非线性超声检测

3．1 引言

3．2 非线性超声测试方法与过程

3．3 非线性超声测试结果

3．3．1 LZ50车轴钢非线性超声测试结果

3．3．2 Q235钢非线性超声测试结果

3．5 本章小结

第4章 结构钢性能退化的金属磁记忆检测

4．1 引言

4．2 金属磁记忆测试方法与过程

4．3 金属磁记忆测试结果

4．3．1 LZ50车轴钢金属磁记忆测试结果

4．3．2 Q235钢金属磁记忆测试结果

4．4 本章小结

第5章 总结及展望

5．1 本文工作总结

5．2 展望

参考文献

作者简介

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