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基于矫顽力的铁磁性材料应力测量技术研究

孙晓  
【摘要】:铁磁性材料具有极佳的机械特性,是石油工业领域中使用最为广泛的材料之一。铁磁性材料构件在使用过程中受到各种应力的作用,当应力集中达到一定程度时,构件会出现局部形变,导致构件失效,导致安全事故的发生。因此应力检测是铁磁性材料安全性能检测中一项亟需解决的问题。本文针对这些问题研究了一种基于矫顽力的铁磁性材料应力测量系统,利用电磁检测技术采集被测受力试件的磁滞回线并计算矫顽力、剩磁参数,实现铁磁性材料受力的早期安全评估。本文首先介绍了铁磁性材料的常规应力检测方法,阐述了铁磁性材料矫顽力检测的基本理论,提出了基于矫顽力的铁磁性材料应力检测技术方案,设计开发的DDS信号发生装置配合级联功率放大装置形成了可控周期性磁场,在低频条件下对被测的铁磁性材料完成磁化,研制了双路同步矫顽力接收装置,实现了磁场激励与感应磁场信号的同步采集。开发了矫顽力应力综合分析软件,通过三次B样曲线拟合算法,对AD采集数据进行优化,得到完整的磁滞回线,基于磁滞回线完成了矫顽力与剩磁特征数据的提取。最后,分别在实验室环境与现场对本文开发的基于矫顽力的铁磁性材料应力测量系统进行了测试,测试结果证明矫顽力数值会随拉力的加大而升高,剩磁随拉力的加大呈阶段性变化,利用矫顽力与剩磁参数可以实现铁磁性材料的受力分析,验证了系统的可行性和有效性,对铁性磁性材料的安全性能检测、防止安全事故发生具有重大意义。


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