磁记忆现象与应力场的关系

　　磁记忆检测方法是一种通过检测应力早期诊断评价金属损伤状态的新型无损检测技术,越来越多地受到业界的关注并走向广泛应用,在气轮机叶片、锅炉管道、压力容器和焊缝检测中显示出较好的应用前景[1]。但是与其应用相比,目前对它的认识还比较肤浅,缺乏系统的基础试验研究,要让其成为一种真正成熟的检测技术,还要做不少基础研究。针对该情况笔者对铁磁性构件在不同应力状态下产生的磁记忆信号分布的关系进行更深入定性的初步研究。对预制了各类缺陷的一批钢棒进行静载荷拉伸试验,通过磁记忆检测方法检测钢棒拉伸装夹前后、拉伸前后、拉伸卸下前后和拉伸过程中的磁记忆分布变化,对磁记忆现象与应力场的关系进行初步探讨,分析应力集中情况的变化趋势,为更好地实现铁磁性构件实时应力监测奠定相关理论基础。

　　1　金属磁记忆检测系统

　　磁记忆检测系统主要由磁敏传感器、滤波器、放大器、A/D转换器和计算机等构成。其中,磁敏传感器是关键部分,将磁场强度信号转换为相应的电压信号,经放大、滤波等处理后,由数据采集系统实现A/D转换功能,并将数字信号通过接口电路送入计算机中处理并保存。

　　2　试验研究

　　2.1　试验设备

　　拉伸试验在济南试金集团有限公司济南试验机厂制造的型号为WDW2100的微机控制电子万能试验机上进行,夹头移动速度2 mm/s。

　　2.2　试件准备

　　选取直径为9 mm、长度为30 mm的钢棒作为试件,并在不同试件上局部加工出不同形状的缺陷(图1),使之在静拉伸过程中产生局部应力集中。

　　2.3　试验过程

　　在预制缺陷前利用磁记忆对试件进行检测,在预制缺陷后装夹试件前再对试件进行磁记忆检测。未加载前先测磁记忆信号,后将试件装夹到拉伸试验机上进行逐级加载,每次加载后检测时应将所有试件放于相同位置,沿试件拉伸部分纵向读取数据,使每个试件受地磁场的影响因素都相同,当加载至局部变形且肉眼可观察到明显的颈缩现象时停机。将试件卸下并放于装夹前检测时的相同方位进行检测,记录检测到的Hp(y)值。

　　2.4　数据读取和截取

　　为了增加试验数据的可靠性和准确性,在每种应力状态下从同一起点位置对每一试件测量50次作为一组试验数据,然后找出每组数据中相关性大的试验数据进行平均处理后分析,这样造成了检测时的数据量大,处理起来工作量大。MATLAB是美国MathWorks公司于20世纪80年代推出的用于数值计算和图形处理的科学计算语言。作者利用MATLAB语言强大图形可视化功能编制数据读取的图形用户界面[2],于是可以迅速读取每一组测量的每次试验数据,改变数据长度的显示,截取和保存任一通道的数据以便进行比较分析和处理。