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基于电磁法的钢板应力检测技术研究

作　者: 黄绍博
导　师: 高松巍
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 应力集中区域 磁传感器 磁性测量 磁致伸缩 铁磁性材料 无损检测
分类号: TG115.284
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


随着世界工业技术的迅速发展,各种铁磁性材料在各个领域都得到了越来越广泛的应用。因此,检测铁磁性材料的安全性能越来越被人们所重视。铁磁性材料的检测方向大体可以分成有损检测和无损检测两种,基于电磁法的钢板应力集中区域检测的方法属于无损检测,它不仅能够对材料已经存在的缺陷进行检测,而且对于铁磁性材料的应力集中区域同样能够检测,所以可以起到预警避免事故发生作用。而且由于该套检测设备具有可操作性能强和成本低等特点,使它成为应力检测技术新的发展方向,得到了越来越多人的关注。基于电磁法的应力集中区域无损检测方法是利用铁磁性材料的逆磁致伸缩效应原理,即铁磁性物质在外力作用下其内部磁阻、磁导率等内部参数会发生变化的现象,与法拉第电磁感应原理相结合,设计的磁传感器探头可以将被测试件内部应力作用下的参数变化转换成检测线圈上的输出电压量的变化量,达到检测的目的。该应力集中区域无损检测系统包括传感器探头、硬件测量系统、数据采集系统、数据拟合系统四个部分组成。本文通过对物质的磁化机理以及铁磁性物质磁化特性的研究,应用基于电磁法的应力检测技术的设计原理,并对实验的各种硬件资源以及软件环境进行分析,达到通过实验的方法来对被测钢板的应力集中区域进行检测与数据的处理和分析的目的。实验是通过液压拉伸机以逐级加载的形式完成,通过设置不同的激励信号频率,对不同深度缺陷的钢板进行动态与静态的检测与比对。从而找到应力集中区域信号的特征与检测信号之间的线性关系。通过实验证实了该方法检测铁磁性材料应力集中区域的可行性,并且得到应力集中区域的输出信号随着应力的增加而减小,在钢板断裂瞬间,输出信号急剧减小等结论,使实验达到了预期的目的。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章 绪论  10-16
  1.1 钢板应力集中区域检测研究的意义  10-12
  1.2 应力检测技术及其特点  12-13
  1.3 电磁法应力检测技术的国内外发展现状  13-15
    1.3.1 国外研究现状  14
    1.3.2 国内研究现状  14-15
  1.4 论文的主要工作及章节安排  15-16
    1.4.1 论文的主要工作  15
    1.4.2 章节安排  15-16
第二章 应力检测技术的基本理论  16-25
  2.1 物质的磁性以及分类  16-18
  2.2 铁磁性物质的基本特性  18-20
  2.3 铁磁性材料的磁化原理  20-22
  2.4 金属的力学特性  22-23
    2.4.1 应力和应变  22-23
    2.4.2 残余应力  23
    2.4.3 应力集中  23
  2.5 钢板应力检测原理  23-24
  2.6 本章小结  24-25
第三章 电磁法应力检测系统的硬件设计  25-41
  3.1 磁测量应力传感器的设计  26-31
    3.1.1 传感器磁芯的选取  27-28
    3.1.2 传感器线圈的设计  28-29
    3.1.3 传感器的仿真  29-31
  3.2 信号发生系统  31
  3.3 功率放大电路的设计  31-35
  3.4 滤波器的设计与测试  35-38
    3.4.1 滤波器的电路设计  36-38
    3.4.2 滤波电路的测试  38
  3.5 数据采集卡  38-39
    3.5.1 数据采集卡简介  38
    3.5.2 数据采集卡选型  38-39
  3.6 被测试件的选择  39
  3.7 液压拉伸机  39-40
  3.8 本章小结  40-41
第四章 电磁法应力检测系统的软件设计  41-56
  4.1 信号采集与处理系统的软件简介  41-42
    4.1.1 虚拟仪器和Labview 开发环境简介  41
    4.1.2 MATLAB 开发软件  41-42
  4.2 应力集中区域的数据采集系统  42-49
    4.2.1 同步采样方法介绍  44
    4.2.2 采集卡的Labview 程序设计  44-49
  4.3 应力集中区域的数据处理系统  49-55
  4.4 本章小结  55-56
第五章 电磁法应力检测实验与数据分析  56-70
  5.1 实验过程  57-58
  5.2 实验数据处理与分析  58-68
    5.2.1 静态检测数据分析  58-64
    5.2.2 动态检测数据分析  64-68
  5.3 实验结论  68-69
  5.4 本章小结  69-70
第六章 结论  70-71
参考文献  71-73
在学研究成果  73-74
致谢  74

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属学（物理冶金） > 金属的分析试验（金属材料试验） > 物理试验法 > 无损探伤 > 磁探伤
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