【摘要】：常規(guī)鋼結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)只能對(duì)宏觀缺陷進(jìn)行檢測(cè),對(duì)未形成明顯物理不連續(xù)的隱性損傷無(wú)法識(shí)別。金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)(MMMT)作為一門(mén)新興的無(wú)損檢測(cè)技術(shù),可利用地磁場(chǎng)的特殊反應(yīng)特性有效檢測(cè)鐵磁材料內(nèi)部微觀缺陷和局部應(yīng)力集中,以進(jìn)行隱性損傷檢測(cè)。然而該技術(shù)研究?jī)H僅局限于材性試件的單軸拉伸試驗(yàn),受力形式單一,無(wú)法滿足鋼結(jié)構(gòu)中主要承重結(jié)構(gòu)檢測(cè)的要求。因此,本文將理論與試驗(yàn)相結(jié)合,重點(diǎn)研究了基于材性的鋼平板試件三點(diǎn)受彎試驗(yàn)和基于構(gòu)件的鋼梁四點(diǎn)受彎試驗(yàn),分析不同應(yīng)力作用下的磁記憶信號(hào)變化規(guī)律,提出適用于建筑鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件的應(yīng)力表征參數(shù)。主要進(jìn)行了以下工作:(1)通過(guò)理論與模型分析,解釋了金屬磁記憶檢測(cè)技術(shù)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)隱性損傷進(jìn)行檢測(cè)的原因,探討了常規(guī)應(yīng)力表征參數(shù)在建筑鋼結(jié)構(gòu)檢測(cè)中的適用性。表明:由于磁機(jī)械效應(yīng)存在,使得鐵磁構(gòu)件的磁記憶信號(hào)與其應(yīng)力應(yīng)變之間存在必然聯(lián)系;法向磁場(chǎng)Hp(y)過(guò)零點(diǎn)僅能反應(yīng)試件在斷裂后的應(yīng)力狀態(tài),對(duì)彈塑性階段的磁記憶信號(hào)變化趨勢(shì)不明顯。(2)通過(guò)對(duì)Q235B鋼平板試件三點(diǎn)受彎試驗(yàn),研究了基于材性的建筑鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)力表征參數(shù)。結(jié)果表明:隨著橫向荷載的增大,磁記憶信號(hào)強(qiáng)度Hp(y)也逐漸增大并在應(yīng)力集中部位出現(xiàn)“波峰”或者“波谷”現(xiàn)象;磁記憶信號(hào)梯度K在應(yīng)力集中部位出現(xiàn)“峰-峰”值變化且過(guò)零點(diǎn),可用來(lái)判斷試件的應(yīng)力集中區(qū)域,實(shí)現(xiàn)早期損傷定位的初步判斷。受拉面的Hp(y)??曲線在屈服強(qiáng)度附近迅速增長(zhǎng)并出現(xiàn)“拐點(diǎn)”,而受壓面的Hp(y)??曲線呈線性增大關(guān)系,無(wú)明顯“拐點(diǎn)”,借助Hp(y)??曲線的“拐點(diǎn)”所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力,可以表征受彎試件受拉邊的屈服強(qiáng)度。(3)通過(guò)對(duì)Q235B鋼梁四點(diǎn)受彎試驗(yàn),研究建筑鋼結(jié)構(gòu)磁場(chǎng)表征應(yīng)力參數(shù),對(duì)受彎試件不同部位的應(yīng)力集中進(jìn)行有效評(píng)判。磁記憶信號(hào)曲線形狀變化趨勢(shì)與試件在豎向荷載作用下的彎曲圖具有較強(qiáng)的相似性,可利用磁記憶信號(hào)在檢測(cè)線上的變化曲線預(yù)測(cè)受彎試件的彎矩分布情況。“過(guò)零點(diǎn)”現(xiàn)象可近似確定翼緣屈曲后應(yīng)力集中的位置,但存在“零點(diǎn)漂移”現(xiàn)象。腹板磁記憶信號(hào)峰值評(píng)判試件的應(yīng)力集中區(qū),峰值越大,表明試件應(yīng)力集中程度越高,已發(fā)生屈曲的可能性越大,其梯度曲線峰-峰值maxK可作為構(gòu)件屈曲前危險(xiǎn)時(shí)刻的判斷依據(jù)。(4)磁記憶信號(hào)與彎曲拉應(yīng)力之間存在必然的聯(lián)系,試件翼緣表面的Hp(y)??曲線與試件的應(yīng)力應(yīng)變曲線表現(xiàn)出相似的變化趨勢(shì),隨著試件翼緣受力狀態(tài)的不同,磁記憶信號(hào)表現(xiàn)出與之對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。腹板表面磁記憶信號(hào)與其水平壓應(yīng)力之間呈線性關(guān)系,無(wú)明顯的拐點(diǎn)。相同應(yīng)變下,磁記憶信號(hào)強(qiáng)度存在差值,目前僅適用于定性評(píng)判。
[Abstract]:The conventional nondestructive testing technique of steel structure can only detect macroscopic defects, but can not identify the hidden damage without obvious physical discontinuity. As a new nondestructive testing technique, metal magnetic memory testing (MMMT) can effectively detect the microscopic defects and local stress concentration in ferromagnetic materials by using the special response characteristics of geomagnetic field to detect hidden damage. However, the study of this technique is limited to uniaxial tensile test of material specimens, and the stress form is single, which can not meet the requirements of the main load-bearing structures in steel structures. Therefore, combining theory with experiment, this paper focuses on the three-point bending test of steel plate specimen based on material property and the four-point bending test of steel beam based on component, and analyzes the variation rule of magnetic memory signal under different stress. The stress characterization parameters suitable for bending members of steel structures are presented. The main works are as follows: (1) through theoretical and model analysis, the reasons of metal magnetic memory testing technology for detecting hidden damage of steel structures are explained, and the applicability of conventional stress characterization parameters in the detection of building steel structures is discussed. The results show that due to the existence of magneto-mechanical effect, there is an inevitable relationship between magnetic memory signal and stress and strain of ferromagnetic component, and the normal magnetic field HP (y) zero crossing point can only reflect the stress state of the specimen after fracture. The change trend of magnetic memory signal in elastic-plastic stage is not obvious. (2) based on the three-point bending test of Q235B steel plate specimens, the structural stress characterization parameters based on material properties are studied. The results show that with the increase of transverse load, the intensity of magnetic memory signal HP (y) increases gradually, and the phenomenon of "wave peak" or "trough" appears in the stress concentration area. Magnetic memory signal gradient K has a "peak-peak" change and a zero crossing point in the stress concentration area, which can be used to judge the stress concentration area of the specimen and to realize the initial judgment of early damage location. HP (y)? The curve increases rapidly near yield strength and appears "inflection point", while HP (y)? The curve showed a linear increase relationship, no obvious "inflection point", with the help of HP (y)? The stress corresponding to the "inflection point" of the curve can be used to characterize the yield strength of the tensile edge of the bending specimen. (3) through the four-point bending test of Q235B steel beam, the magnetic field of the building steel structure is studied to characterize the stress parameters. The stress concentration in different parts of bending specimens is evaluated effectively. The variation trend of magnetic memory signal curve is similar to the bending diagram of the specimen under vertical load. The curve of magnetic memory signal on the detection line can be used to predict the bending moment distribution of the bending specimen. The "zero crossing point" phenomenon can approximately determine the position of stress concentration after flange buckling, but there exists "zero drift" phenomenon. The higher the peak value of the stress concentration, the higher the degree of stress concentration and the greater the probability of buckling. The gradient curve peak maxK can be used as the basis for judging the dangerous moment before buckling. (4) there is an inevitable relationship between magnetic memory signal and bending tensile stress. The stress-strain curve of the specimen shows a similar change trend, and the magnetic memory signal shows the corresponding state with the different stress state of the flange of the specimen. There is a linear relationship between the magnetic memory signal on the surface of the web and the horizontal compressive stress, and there is no obvious inflection point. At the same strain, there is a difference in the intensity of the magnetic memory signal, so it is only suitable for qualitative evaluation.
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU391;TU317

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