管道是油氣的主要輸送方式之一,其敷設(shè)方式較淺且輸送介質(zhì)具有易燃易爆特性,因此有效保障管道結(jié)構(gòu)安全是管道工業(yè)界最關(guān)注的問題之一,管道失效的原因多由于局部應(yīng)力集中、微觀缺陷和裂紋造成的。管壁產(chǎn)生應(yīng)力集中后,會發(fā)生屈服甚至斷裂,在應(yīng)力的反復(fù)作用下管壁會產(chǎn)生疲勞裂紋,在腐蝕環(huán)境下,管壁會產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋,裂紋對管壁造成進(jìn)一步的危害。因此,檢測管道的應(yīng)力狀況是一種有效避免管道發(fā)生失效的手段。本文以管道為研究對象,利用磁各向異性檢測管道的應(yīng)力狀態(tài),該技術(shù)的原理是鐵磁性材料在受到應(yīng)力的過程中,其不同方向磁導(dǎo)率會呈現(xiàn)明顯的不同,通過檢測易磁化方向與難磁化方向的磁化率之差,以及應(yīng)力與磁化率的數(shù)學(xué)關(guān)系,得到管壁的當(dāng)量應(yīng)力,根據(jù)應(yīng)力第三強(qiáng)度準(zhǔn)則判斷其是否發(fā)生屈服失效。通過對鐵磁性材料產(chǎn)生磁各向異性的原因進(jìn)行研究,認(rèn)為其主要受到磁晶各向異性能和應(yīng)力能的影響;根據(jù)能量最低原理,研究了應(yīng)力致磁各向異性現(xiàn)象的機(jī)理;通過對管道的受力狀態(tài)進(jìn)行分析,認(rèn)為管壁的徑向應(yīng)力遠(yuǎn)小于環(huán)向應(yīng)力和軸向應(yīng)力,可將其等效為雙軸應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行分析;根據(jù)能量守恒定律,結(jié)合管壁的應(yīng)力分布情況,建立了磁化率與管壁應(yīng)力之間的數(shù)學(xué)模型;根據(jù)磁路歐姆定律... 

【文章來源】：沈陽工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

管道爆炸事故Fig.1.1Pipelineexplosionaccident

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文12圖2.290°疇壁和180°疇壁Fig.2.290°domainwalland180°domainwall磁疇界壁的厚度同樣由磁場能、磁各向異性能、彈性能等共同決定，疇壁的位置的厚度主要取決的能量的最小穩(wěn)定狀態(tài)。根據(jù)原子磁矩轉(zhuǎn)變方式的不同疇壁分為布洛赫疇壁和奈爾疇壁。1）布洛赫疇壁布洛赫疇壁是物理學(xué)家布洛赫在1932年首次提出的，磁疇間過渡層的概念，布洛赫疇壁如圖2.3所示。圖2.3布洛赫疇壁Fig.2.3Blochdomainwall圖中，Is為磁化方向，δ為疇壁寬度。布洛赫疇壁的特點疇壁內(nèi)的磁化方向在壁內(nèi)進(jìn)行逐漸旋轉(zhuǎn)，磁疇界壁內(nèi)的磁矩轉(zhuǎn)變始終與磁疇平面平行。2）奈爾疇壁奈爾疇壁物理學(xué)家奈爾在1955年提出的，當(dāng)晶體在某一方向的長度特別小，可以等效為二維平面時，布洛赫疇壁將不再適用，因為此時布洛赫疇壁將不利于疇壁能的下降，為了利于能量的下降，奈爾提出了另外一種疇壁，如圖2.4所示。磁疇疇壁IsIsδ磁疇90度疇壁Is磁疇磁疇180度疇壁

沈陽工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文24a原始磁疇分布b應(yīng)力作用下磁疇分布圖2.12磁疇變化過程Fig.2.12Magneticdomainchangeprocess圖2.12a中，在未施加應(yīng)力前，磁疇之間的磁化強(qiáng)度相互抵消；當(dāng)對鐵磁性材料受到應(yīng)力的作用后，如圖2.12b所示，磁化強(qiáng)度方向?qū)驊?yīng)力方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)，沿著應(yīng)力方向的磁疇體積將會增大，與應(yīng)力方向相反方向的磁疇體積將會減小，這將導(dǎo)致不同方向的磁導(dǎo)率發(fā)生明顯的改變。2.5本章小結(jié)本章對鐵磁學(xué)的基本概念進(jìn)行了介紹，基于磁疇理論分析了磁化曲線和磁滯回線形成的原因及其曲線所代表的意義，為后期磁特性測量實驗進(jìn)行鋪墊，為磁各向異性探頭磁芯材料的選擇、激勵信號的選擇打下基矗從能量角度對磁各向異性產(chǎn)生原因進(jìn)行闡述，認(rèn)為晶體產(chǎn)生磁各向異性的原因主要有磁晶各向異性能和應(yīng)力能引起的，推導(dǎo)了無應(yīng)力作用時晶體磁化率的分布規(guī)律，有應(yīng)力時磁化強(qiáng)度的旋轉(zhuǎn)規(guī)律。IsIsIsIsIsIsIsIsσ

【參考文獻(xiàn)】：
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