【摘要】：金屬磁記憶檢測技術(shù)是一門可以對鐵磁構(gòu)件進(jìn)行早期損傷檢測的新型無損檢測技術(shù),從誕生至今十幾年間,得到了世界各國科研學(xué)者的普遍關(guān)注。然而該技術(shù)的檢測結(jié)果和評判標(biāo)準(zhǔn)仍處于完善階段,其中一個(gè)重要的原因是由于鐵磁材料應(yīng)用的廣泛性,致使需要研究的領(lǐng)域眾多。因此本文把這種無損檢測技術(shù)應(yīng)用于常用的橋梁專用鋼,通過研究橋鋼鋼板試件拉伸試驗(yàn)來檢驗(yàn)該技術(shù)在橋梁鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的適用性,通過重點(diǎn)研究橋鋼波紋腹板鋼箱梁試件受彎試驗(yàn),分析不同應(yīng)力應(yīng)變下的磁記憶信號變化規(guī)律,以及不同荷載下波紋腹板表面自上至下方向的磁記憶信號的變化規(guī)律,得到與波紋腹板鋼箱梁力學(xué)性能相關(guān)的磁特性。主要進(jìn)行了以下工作:(1)通過Q345qC鋼板件拉伸試驗(yàn)驗(yàn)證了金屬磁記憶檢測原理在橋梁鋼結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的適用性,表明在試件斷裂位置,法向磁場強(qiáng)度H_p(y)過零點(diǎn)且符號改變,梯度K出現(xiàn)極值點(diǎn);彈性階段,磁記憶信號曲線近似呈線性,梯度曲線近似呈直線分布,而在塑性階段,磁記憶信號曲線呈非線性分布,梯度曲線也呈非線性分布。(2)通過Q345qC波紋腹板鋼箱梁四點(diǎn)受彎試驗(yàn),研究了鋼箱梁各個(gè)位置的磁記憶信號的變化規(guī)律。表明試件上下翼緣表面的磁記憶信號曲線形狀近似呈“梯形”,與試件在豎向集中荷載作用下的彎矩圖相似,上下翼緣屈服后,檢測線上的磁記憶信號曲線開始出現(xiàn)“過零點(diǎn)”,且隨著荷載的增大,“過零點(diǎn)”位置逐漸向損傷最大處靠近,失穩(wěn)時(shí)正好與損傷最大位置重合,可將翼緣磁記憶信號曲線的“過零點(diǎn)”位置作為出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)刻和危險(xiǎn)位置的判定依據(jù)。而試件腹板表面的磁記憶信號在集中力加載位置有明顯的“波峰”現(xiàn)象,可利用腹板“波峰”位置來判定試件的應(yīng)力集中區(qū),“波峰”幅值越高,應(yīng)力集中程度越大。(3)通過研究鋼箱梁四點(diǎn)受彎試驗(yàn)力磁關(guān)系發(fā)現(xiàn)有以下特征:在彈性階段時(shí),磁記憶信號強(qiáng)度隨著應(yīng)變的增加而增強(qiáng),磁記憶信號與應(yīng)變關(guān)系曲線斜率逐漸增加,磁記憶信號隨應(yīng)變變化速率逐漸變大;塑性階段,磁記憶信號強(qiáng)度隨應(yīng)變增大繼續(xù)增強(qiáng),磁記憶信號與應(yīng)變關(guān)系曲線斜率突然開始減小,磁記憶信號隨應(yīng)變變化速率減小。當(dāng)磁記憶信號與應(yīng)變關(guān)系曲線斜率由增長變?yōu)榻档蜁r(shí),即出現(xiàn)“拐點(diǎn)”,此“拐點(diǎn)”位置試件剛好屈服,以此檢測特征可以評判試件是否進(jìn)入屈服階段。(4)通過對波紋鋼腹板抗剪性能的磁記憶表征技術(shù)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)在波紋鋼腹板上,隨著標(biāo)定高度的增大,磁記憶信號減小,并且隨著荷載的增大,剪應(yīng)力也增大,截面區(qū)域的磁記憶信號強(qiáng)度增加;影響磁記憶信號沿標(biāo)定梁高方向的變化速率的因素主要有兩個(gè):彎剪段或純彎段區(qū)域、施加的荷載的大小。波紋鋼腹板上彎剪段平均磁記憶信號變化速率與荷載的關(guān)系曲線近似呈拋物線分布,且區(qū)域平均磁記憶信號變化速率絕對值先增大后減小;腹板純彎段的區(qū)域平均磁記憶信號變化速率與荷載的關(guān)系曲線呈不規(guī)律變化;對區(qū)域平均磁記憶信號變化率和剪力關(guān)系進(jìn)行了初步的定量研究,在未考慮與鐵磁材料磁化相關(guān)的其他因素的耦合作用情況下,沿高度方向區(qū)域平均磁記憶信號變化率與剪力的平方近似呈線性關(guān)系。
【圖文】：

代替：0( )BB u H MBrown 為了適應(yīng)不同的磁學(xué)單位而引入的一個(gè)符號�？蓪⑹剑築 uH0 0(1 )B r u u，u 稱為磁導(dǎo)率。磁材料基本特征的是磁化曲線和磁滯回線，其中磁化曲磁場作用下所具有的磁化規(guī)律。如圖 2.1 所示，磁化曲線個(gè)階段：起始磁化區(qū)（Ⅰ區(qū)），弱磁場下，磁感應(yīng)強(qiáng)度 B增加緩慢；劇烈磁化區(qū)（Ⅱ區(qū)），，中等磁場下，B（或 M化區(qū)（Ⅲ區(qū)），強(qiáng)磁場作用下，隨著外磁場增加，B（或 M飽和程度；飽和磁化區(qū)（Ⅳ區(qū)），在更高磁場作用下，B（此時(shí)微觀上磁疇基本趨于同一方向，達(dá)到飽和。

圖 2.8 鋼板件拉伸試驗(yàn)圖300DL 電液伺服萬能試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行拉伸試驗(yàn)，測試件表面磁記憶信號。試件分為兩組，每以檢測鋼材的力學(xué)性能，一組在拉伸過程中拉伸過程中的荷載-位移圖如圖 2.9 所示，第 2.10 所示。0 5 10 15 20 250102030405060力（kN)位移（mm）
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：U446

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2517997