本文關(guān)鍵詞：鐵磁性材料磁記憶檢測的幾個關(guān)鍵性問題研究

  更多相關(guān)文章： 磁記憶檢測 極坐標分析 溫度 經(jīng)驗小波變換 鐵磁性材料

【摘要】：本論文是在國家自然科學基金(51261024),江西省教育廳科技計劃重點項目,和廣東省數(shù)字信號與圖像處理技術(shù)重點實驗室開放課題(2014GDDSIPL-01)資助下展開研究的。磁記憶檢測作為一種目前最重要的行之有效的早期檢測手段,一直受到海內(nèi)外無損檢測人士的普遍關(guān)注。但是在磁記憶檢測的一些問題的研究上,仍然有著種種的不足,如對缺陷的判據(jù)單一和難以定量,不同溫度下的磁記憶檢測研究較少,磁記憶檢測信號的處理方面的不足等�；诖�,本論文針對以上不足進行了一些研究。主要內(nèi)容概括如下:1、闡述了本課題的提出及其研究意義,詳細論述了金屬磁記憶檢測技術(shù)的機理、儀器開發(fā)等方面在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀,指出了磁記憶檢測方法存在的一些不足之處,最后給出了本論文的研究內(nèi)容以及創(chuàng)新之處。2、論述了熱力、力磁耦合的相關(guān)基礎(chǔ)理論。首先介紹了鐵磁材料的基本性質(zhì),然后通過磁記憶檢測的磁力磁耦合效應(yīng),對應(yīng)力和磁導率之間的關(guān)系進行了推導,并且詳細的介紹了磁機械效應(yīng)。最后針對不同溫度下的磁記憶檢測,對彈性階段的熱-力耦合現(xiàn)象進行了本構(gòu)方程的研究,并推導了居里點附近熱力磁三者之間的關(guān)系。本章為整篇論文提供了理論基礎(chǔ)。3、論述了磁記憶檢測的極坐標分析的方法相關(guān)理論基礎(chǔ),利用ANSYS有限元建立了三維力磁耦合有限元仿真模型,對其進行加載求解,得到缺陷表面的磁場分布情況,再對仿真得到的切向分量Hp(x)和法向分量Hp(y)進行微分處理,最后將所得的兩個微分信號利用極坐標分析方法進行了分析。分析的結(jié)果可以在一定程度上表明極坐標分析方法能夠反映出鐵磁性材料的應(yīng)力集中程度。為了驗證仿真結(jié)果的有效性,在此,對中心含圓孔的X60管線鋼平板設(shè)計了拉伸實驗,并提取缺陷處的磁場信號進行極坐標分析。實驗結(jié)果表明,隨著試件受到的拉伸載荷的增大,極坐標分析圖所形成的閉合區(qū)域也逐漸增大,并且復雜程度也在逐漸上升,證明磁記憶檢測的極坐標分析方法可以對鐵磁性材料的應(yīng)力集中區(qū)域的應(yīng)力狀態(tài)進行一定程度上的反映,可作為磁記憶檢測在定量方面的參考。4、設(shè)計仿真方案,通過對一些工業(yè)中常用的材料如20#鋼、45#鋼、12Cr1MoV等進行仿真的方法,研究了不同溫度對磁記憶檢測信號的影響。首先對試樣進行有限元建模,隨后對其進行仿真來提取仿真模型在不同溫度下的磁記憶信號,并對得到的仿真信號進行分析總結(jié),以此來研究不同溫度對磁記憶檢測的影響。之后換不同種的材料,重復上述步驟,得到材料不同時溫度對磁記憶信號的影響,仿真救過表明,在達到材料的居里點之前,溫度對磁記憶檢測的影響不大,當溫度接近居里點時,磁記憶信號峰峰值會急劇增大,并且材料只是影響不同溫度的磁記憶檢測信號的大小,對信號的變化規(guī)律影響不大。5、針對目前磁記憶檢測信號處理方面的不足,通過引進經(jīng)驗小波變換,對磁記憶信號進行信號處理。首先介紹了經(jīng)驗小波變換的原理以及特點,之后針對磁記憶檢測的仿真信號,對其施加了實際檢測過程中常常會受到的高頻噪聲信號,然后使用經(jīng)驗小波變換對其進行處理,處理結(jié)果顯示該信號大部分的噪聲以及被有效的消除了,對原始信號有很強的還原度。隨后通過實驗的方法對經(jīng)驗小波在磁記憶檢測方面應(yīng)用的有效性進行了研究,同時與傳統(tǒng)的小波變換方法進行對比研究。實驗結(jié)果表明,經(jīng)驗小波變換明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的小波變換方法,在金屬磁記憶檢測的信號處理研究方面的應(yīng)用都具有良好的效果,可以作為一種磁記憶檢測的信號處理手段。6、全面總結(jié)了本文在磁記憶檢測的幾個關(guān)鍵性問題上做出的研究內(nèi)容,并對磁記憶檢測未來的發(fā)展方向研究進行了展望。
【關(guān)鍵詞】：磁記憶檢測 極坐標分析 溫度 經(jīng)驗小波變換 鐵磁性材料
【學位授予單位】：南昌航空大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG115.284
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 課題的提出及其意義10-12
• 1.2 鐵磁性材料磁記憶檢測方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-17
• 1.2.1 原理研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 儀器及軟件研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.3 磁記憶檢測的信號降噪研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.4 磁記憶檢測的定量化研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.5 磁記憶檢測的工程應(yīng)用研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 論文的主要內(nèi)容與創(chuàng)新之處17-21
• 1.3.1 論文的主要內(nèi)容17-19
• 1.3.2 論文的創(chuàng)新之處19-21
• 第2章 磁記憶中熱力磁的相關(guān)基礎(chǔ)理論21-33
• 2.1 鐵磁材料的基本特性21-23
• 2.1.1 基本特性21
• 2.1.2 能量表述21-23
• 2.2 力-磁耦合效應(yīng)基本特性23-29
• 2.2.1 應(yīng)力集中23-25
• 2.2.2 應(yīng)力與磁導率之間的關(guān)系推導25-27
• 2.2.3 磁機械效應(yīng)27-29
• 2.3 熱力磁作用的基本特性29-32
• 2.3.1 溫度對磁性的影響29-30
• 2.3.2 熱-力耦合在彈性范圍的本構(gòu)方程30-31
• 2.3.3 磁致伸縮的熱力學關(guān)系31
• 2.3.4 物質(zhì)的反常熱膨脹系數(shù)31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第3章 磁記憶極坐標分析方法的研究33-50
• 3.1 極坐標分析的相關(guān)理論基礎(chǔ)33-37
• 3.1.1 矢量合成法33-36
• 3.1.2 磁記憶的極坐標分析方法36-37
• 3.2 極坐標分析方法的仿真研究37-44
• 3.2.1 建立有限元模型37-40
• 3.2.2 加載和求解40-41
• 3.2.3 仿真結(jié)果41-44
• 3.2.4 結(jié)果討論44
• 3.3 實驗研究44-49
• 3.3.1 實驗材料及參數(shù)44-45
• 3.3.2 實驗設(shè)備及條件45
• 3.3.3 實驗方法及步驟45
• 3.3.4 實驗結(jié)果及分析45-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 溫度對磁記憶檢測的影響50-58
• 4.1 引言50
• 4.2 研究方案50-53
• 4.3 典型試樣的有限元仿真53-57
• 4.3.1 熱力耦合單元的有限元仿真53-54
• 4.3.2 力磁耦合單元的有限元模型建立54-55
• 4.3.3 加載和求解55-56
• 4.3.4 結(jié)果分析56-57
• 4.4 本章小結(jié)57-58
• 第5章 基于經(jīng)驗小波變換的磁記憶檢測的信號處理58-67
• 5.1 引言58
• 5.2 經(jīng)驗小波變換概述58-63
• 5.3 實驗研究63-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 第6章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 總結(jié)67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻69-73
• 攻讀碩士學位期間參加科研情況73-74
• 致謝74-75

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