鋼結(jié)構(gòu)磁力耦合應力檢測原理及應用技術研究.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件作為鐵磁體材料的代表，在工程中應用越來越廣泛，若能找出鐵磁體材料的磁特性與應力之間存在的聯(lián)系，建立合理的本構(gòu)模型并結(jié)合實驗以及數(shù)值計算等手段，闡述其在實際應力檢測中的指導和預測的作用，將對掌握工程中鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實際受力情況具有重要的意義。本文從理論、技術、驗證試驗、程序分析的角度對所建立的磁力耦合本構(gòu)模型及其應用進行了探討和分析。主要得到了以下結(jié)論:
　　(1)本構(gòu)模型對材料磁力效應的描述方面:結(jié)合鋼材料構(gòu)件的磁學特性，

2、通過對鋼材料構(gòu)件磁力耦合狀況的分析和研究，指出了鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的內(nèi)應力與其磁特征量間存在的對應關系，應力的變化可導致磁特性發(fā)生相應的改變，可根據(jù)收集到的反饋磁信號特征量值來確定構(gòu)件的內(nèi)應力。同時，說明了構(gòu)件磁特性特征值較易捕捉和收集，數(shù)據(jù)處理具有一定的便利性，可在一定程度上作為工程應用中檢測鋼構(gòu)件內(nèi)應力的方法的補充，為本構(gòu)關系的理論建模供了實驗數(shù)據(jù)。
　　(2)根據(jù)鐵磁學的基礎理論及應力耦合檢測的原理基礎，分析了磁性材料構(gòu)件的內(nèi)應力對

3、鐵磁晶體內(nèi)的磁疇及磁疇壁結(jié)構(gòu)及運動的影響;指明了構(gòu)件的磁特性改變的微觀原因，即構(gòu)件的內(nèi)應力會改變晶體內(nèi)的磁疇結(jié)構(gòu)，使磁疇壁發(fā)生移動和磁疇磁矩作用方向的改變，在內(nèi)應力作用下晶體內(nèi)的磁疇壁能和壁厚均發(fā)生改變。
　　(3)建立了鋼結(jié)構(gòu)磁力耦合作用下的本構(gòu)模型，研究了鋼構(gòu)件的內(nèi)應力與磁特性的模型，通過對鐵磁體桿件在不同應力狀態(tài)下的磁特性變化規(guī)律的試驗，找出了不同應力狀態(tài)下拉壓桿的磁滯回線變化規(guī)律，繪制出了在不同外磁場強度下磁導率-應力曲線

4、，并確定出了使曲線所反映的對應關系最明顯的外磁場強度。試驗結(jié)果說明，磁性材料的鋼構(gòu)件的磁特征值與內(nèi)應力的本構(gòu)關系的分析與試驗結(jié)果能夠較好的吻合，本構(gòu)關系的分析得到了較好的驗證。
　　(4)磁力耦合本構(gòu)模型數(shù)值計算方面:通過計算機ANSYS程序模擬實際檢測，得到了在單向拉力作用下Q235鋼鐵桿件的H-B數(shù)據(jù)表，將有限元計算值與磁力耦合拉壓試驗數(shù)據(jù)進行對比，兩組數(shù)據(jù)誤差很小，說明有限元程序經(jīng)過改良后在分析計算工作中的實用性，同時也驗證