毕业论文：基于ACFM法的钢板应力集中评估研究.doc文档下载40页

基于法钢板应力检测的国内外的研究状况对于磁测量应力检测技术的研究比较深入的是日本。

日本研究人员两级式磁测量传感器对铁磁构件进行应力检测，他们对被测试件个点位进行旋转式多角度测量，发现能够运用应力平行方向的传感器检测线圈输出的最大电压值来评定应力。

等研究人员对四足式磁检测传感器进行了磁回路的理论分析，提出了各方向上的磁导率椭圆分布，并指出被测试件的磁阻与其受到的最大应力成正比。

在应课题的研究意义随着世界经济和社会的高速发展，各种重型机械与制造设备的广泛运用，各地区的基础设施以及公共设施建设与翻新改造的规模和数量呈现快速增长，以钢铁等铁磁性材料大跨空间的钢架结构铁路和各种桥梁的应用也日趋广泛。

据资料显示，近十年以来，我国每年都有上百万套商品房和大型商业建筑开建，数十个大型体育馆和大学新校区建设竣工，各种新型的大型的加工制造厂的建设。

其中钢材的运用最为广泛，因此，钢材结构安全系数受到越来越多人的关注。

钢材在在使用过程中由于应力集中普遍产生疲劳累积损伤应力钢材在在使用过程中由于应力集中普遍产生疲劳累积损伤应力腐蚀裂纹等破坏性缺陷的现象。

大型的加工制造厂的建设。

据资料显示，近十年以来，我国每年都有上百万套商品房和大型商业建筑开建，数十个大型体育馆和大学新校区建设竣工，各种新型的部分内容简介型智能数字应变仪拉伸试验试验准备拉伸实验参数设定步骤安装试样实验过程实验数据处理及分析三点弯曲试验试验准备实验步骤安装试样实验数据处理及分析结论与展望结论展望参考文献致谢基于法的钢板应力集中评估研究引言本课题的研究意义随着世界经济和社会的高速发展，各种重型机械与制造设备的广泛运用，各地区的基础设施以及公共设施建设与翻新改造的规模和数量呈现快速增长，以钢铁等铁磁性材料大跨空间的钢架结构铁路和各种桥梁的应用也日趋广泛。

据资料显示，近十年以来，我国每年都有上百万套商品房和大型商业建筑开建，数十个大型体育馆和大学新校区建设竣工，各种新型的大型的加工制造厂的建设。

其中钢材的运用最为广泛，因此，钢材结构安全系数受到越来越多人的关注。

钢材在在使用过程中由于应力集中普遍产生疲劳累积损伤应力腐蚀裂纹等破坏性缺陷的现象。

在应力集中区域内，钢材局部所承受的应力常常高达名义应力的数倍或数十倍，极易发生位错滑移变形，导致蠕变疲劳腐蚀的加速，甚至发展成宏观裂纹等，从而引发钢材的最终破坏。

因此对钢材内部应力集中分析研究显得尤为重要，测定结果保证钢材强度和可靠性评价。

交流电磁场检测，简称技术是种新兴的无损检测技术，其原理为在工件中感应出均匀的交变电流，检测工件表面磁场的变化。

当工件中存在缺陷，工件的磁导率将会发生变化，从而产生畸变的感应磁场。

工件表面电磁场的拾取可以由探测线圈和电子磁敏元件完成，从而实现对缺陷的评定。

由于应力集中会影响工件磁导率的变化，因而可以依据法来更有效地分析和研究钢板的应力集中。

与传统的无损检测方法相比，不仅能够检测出铁磁性材料塑性变形及宏观缺陷，更能够有效地预测被测铁磁性材料构件早期应力集中的区域。

因此法在材料疲劳损伤与寿命评估方面有着无与伦比的优势。

本课题中采用交流电磁法检测钢板的应力集中，既有磁记忆法的方便快速又有盲孔法的精度，更重要的是提取的信号稳定和所获的数据更易分析，因而开展基于法钢板应力集中无损评价的研究迫在眉睫，在金属工业领域具有重大意义。

基于法钢板应力检测的国内外的研究状况对于磁测量应力检测技术的研究比较深入的是日本。

日本研究人员两级式磁测量传感器对铁磁构件进行应力检测，他们对被测试件个点位进行旋转式多角度测量，发现能够运用应力平行方向的传感器检测线圈输出的最大电压值来评定应力。

等研究人员对四足式磁检测传感器进行了磁回路的理论分析，提出了各方向上的磁导率椭圆分布，并指出被测试件的磁阻与其受到的最大应力成正比。

制作了个可调式磁测量传感器，在型铁芯上缠绕数匝线圈作为激励源，感应部分是由两个相互垂直的感应线圈组成，当被测试件由于受到外力作用导致磁阻发生变化时，感应线圈上的电压将发生变化，通过计算两个感应线圈上电压来确定应力的变化量。

英国伦敦大学无损检测中心在近期研究中提出了关于用交流电测量残余应力新的检测方法。

在实验研究中采用了扁钢碳钢试块。

在样本表面喷丸产生个对称的双轴残余压应力场。

然后使试块在疲劳试验机上受到恒幅循环载荷。

在这种加载的环境下，钻孔测试显示只有在循环荷载方向的残余应力分量有显著的衰减。

测试结果显示这种衰减可以用现在的交流应力测量系统检测。

我国学者对磁测量的应力检测技术的研究起步比较晚，但是发展很快。

主要研究方向是建立检测信号与被测试件受到外力的关系，在实验过程中，尽可能降低实验误差，从而提高测量精度。

王振山和刘树桥等研究人员通过实验导出了两极磁测量传感器输出信号与主应力及测量角度的关系。

他们指出，应力的改变量与两次传感器输出信号差成正比，这时候传感器测量方向应与受力方向平行。

清华大学谢大吉教授利用自制的两级式磁测量传感器对铁磁性材料在单向拉伸，单项压缩，双向拉伸和双向压缩时候，以及各种焊构件残余应力进行试验分析。

指出当传感器测量方向与所受的应力方向平行和垂直时候，其输出信号均与应力的变化量成线性关系，并给出了相应的数学模型。

南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室任吉林等研究人员在交流电磁场检测原理基础上，应用软件，建立交流电磁场检测技术数学模型，仿真分析铁磁性材料和非铁磁性材料，在不同的激励条件下，被检材料的表面磁场分布。

当被检材料中存在缺陷的情况下，分析表面扰动磁场的分布，提取表面各方向扰动磁通量密度值，发现与缺陷大小有很好的对应关系，分析不同金属材料在相同激励条件下，表面均匀电流场的分布特征，以及影响因素。

中国石油大学李伟陈国民齐玉良研究人员在交流电磁场裂纹检测的仿真研究和信号分析的基础上，给出了分析磁场信号分布的数学模型，确定了用于裂纹尺寸反演研究的信号特征量。

通过对不同尺寸的任意形状裂纹电磁场分布情况的数值模拟计算，总结出描述磁场分布与裂纹尺寸形状之间关系的三条规律，进而提出了种交流电磁场检测裂纹量化算法，并利用该算法对组交流电磁场检测试验信号进行了裂纹尺寸反演。

湘潭大学李安强洪波屈岳波尹力学者在根据交变磁场测量法的基本原理，设计了种由激励线圈和感应线圈组成的交变磁场传感器，可对空间点磁场进行测量。

通过大量实验，研究了传感器位置和不同焊缝宽度对传感信号的影响规律。

根据传感信号的变化规律出感应电场与应力的关系，利用软件对表和中数据进行绘图方向电压增量应力方向电压增量应力图电压增量应力曲线激励电流图电压增量应力曲线激励电流方向电压变化量应力方向电压变化量应力图电压增量应力曲线激励电流图电压增量应力曲线激励电流方向的电压增量加载应力加载曲线卸载曲线方向电压变化量加载应力加载曲线卸载曲线图电压增量应力曲线加载与卸载对比图图电压增量应力曲线加载与卸载对比图方向电压应力加载卸载方向电压应力加载卸载图电压应力曲线加载与卸载对比图图电压应力曲线加载与卸载对比图简要分析对表和数据分析以及以上各图分析由图和可知，随着加载应力增加，试样变形增加，方向电压变化量在整个过程中明显增加由图和可知，随着加载应力增加，方向电压变化量起初基本保持不变，然后，急剧增加。

由图和比较可知，随着加载应力增加，方向电压变化量明显大于方向电压变化量。

由图和可知，试样在加载应力和卸载应力下，其方向电压变化量基本相同，方向的也基本相同。

由图可知，随着加载应力增加，方向电压在减小由图可知，随着加载应力增加，方向电压在缓慢增加。

对以上现象进行以下理论解释由于交流电磁探头安放在试样下方中心部位，在加载应力下，其试样形变类似拉伸试验下试样的形变，因此理论解释也可以利用在拉伸试验下逆磁致伸缩效应解释。

由于加载点正好在交流电磁探头的正上方，因此交流电磁探头正好检测到试样应力集中最大的地方。

在应力集中部位，材料的电导率很小。

因此，应力集中最大的部位，其感应电流场最小。

第三章结论与展望结论与展望结论在本实验中自制的交流电磁探头基本满足高灵敏度要求，基本和理想设计符合要求，因而用于交流电磁检测应力集中效果不错，从实验中主要得出如下结论在探头制作和性能测试时不难发现，对于交流电磁探头灵敏度的影响因素主要有线圈绕制方式，线圈空间大小，线圈匝数和检测频率，基于本实验要求，对各个参数进行比对测试，最后发现型磁轭激励线圈匝数匝，线径，频率为左右产生的磁场效果好检测线圈设计为长方形，检测方向和方向的信号，能有效减少提离等其它干扰因素对检测信号的影响。

用法检测铁磁性材料应力集中区域的可行性，应力集中区域旁边部分电压输出信号随着加载应力增加而增大在应力集中区域，输出电压随着加载应力增加而减小实验取得了满意的结果。

本实验对拉伸性能较好的中低碳钢板材应力集中法检测进行了研究，而采用自制的交流电磁探头进行实验，尽管实验结果不错，但也出现许多实验结果失真的现象，究其原因有很多，比如交流电磁探头没有完全封装导致接触性不好，手抖动，易造成提离效应的干扰加工的钢板试样表面不光滑等原因。

本实验也有很大的局限性，只是对材质的不同缺陷下钢板试样进行应力集中的研究，没有拓展实验。

再就是我们难以定位，只是取很小检测区域作为该点检测的应力集中程度。

展望在本文的基础上，针对基于法检测应力集中技术的深入研究，可进步开展以下几个方面的工作改变交流电磁探头形式激励频率等因素，应用涡流检测的基本原理和先进技术，提高应力集中检测灵敏度稳定性和信噪比等。

自制可以测三个方向的交流电磁探头，更加深入研究应力集中情况。

可以在试样不同部位进行交流电磁检测，并对各部位所测情况进行对比分析，可以更全面对感应电流与应力集中关系进行分析。

更深人