金属磁记忆信号表征铁磁材料变形的基础研究

为探索利用金属磁记忆技术进行再制造毛坯质量控制的方式方法,制作了18CrNiWA钢退火处理和调质处理的板状静载拉伸试件,在MTS810型液压饲服试验机上进行了拉伸试验,采用EMS2003金属磁记忆仪检测拉伸过程试件表面磁记忆信号变化,并利用OLYMPUSGX51观察了2种热处理状态的金相组织。研究结果表明:轴向拉伸载荷诱发试件产生磁有序状态,磁信号曲线在弹性和塑性变形阶段内呈现不同分布特征,磁曲线斜率Ks可以表征拉应力导致的变形程度;2种试件微观组织不同导致拉伸过程中呈现不同的力磁效应。     

拉应力对管线钢磁导率及磁记忆信号的影响

运用数值模拟方法,对不同拉应力作用下X60管线钢的相对磁导率μσ的变化情况进行了仿真.结果表明,加载初期试件处于弹性变形阶段时,μσ值变化较大,随应力的增大μσ值迅速减小;加载超过屈服点后,μσ值变化很小,应力的增大已不再对其产生显著影响.磁记忆检测试验表明,进入塑性变形阶段后,信号曲线亦会由起初无规律性分布发展到相近...     

18CrNi4A钢静载拉伸时磁记忆检测试验

为了研究磁记忆信号和应力之间的关系,采用磁记忆方法检测单向静载拉伸后18CrNi4A钢板表面磁场强度法向分量Hp(y).结果表明18CrNi4A钢板在静载拉伸实验过程中,试件拉断前的Hp(y)检测曲线近似为斜直线,具有唯一的过零点.Hp(y)检测曲线斜率|k|随载荷的增加呈较为明显的规律性变化,有望通过|k|来推知同类试件所受的最大等效工作应力,为实现金属磁记忆技术对构件剩余寿命的预测奠定实验基础.     

基于小波包能量谱的管道缺陷磁记忆检测信号特征研究

现有磁记忆检测技术判定准则,只能指示应力集中位置,无法进一步获取应力集中信息。为获取应力集中信息,提出一种基于小波包能量谱的磁记忆信号分析方法,进行试件拉伸试验。拉伸应力为200 MPa时,信号小波包能量谱分布较为均匀,各频带能量占总能量之比均小于15%,不存在集中分布的频带范围。拉伸应力为410 MPa时,信号小波包能量谱最大值分布在1,3,4频带,1~4频带能量之和占总能量的73.8%,小波包能量主要集中在低频段。试件屈服后,信号小波包能量谱最大值分布在1,2频带,能量谱分布极为分散,能量主要集中在低频段的1,2频带,1~3频带能量之和占总能量的87.3%。管道试件应力集中程度与磁记忆信号的小波包能量谱分布特征有关,应力集中程度越低,小波包能量谱分布越均匀;应力集中程度越高,小波包能量谱分布越集中,能量主要向低频段集中。     

预应力作用超磁致伸缩材料磁滞回线的温度敏感性分析

超磁致伸缩材料Terfenol-D具有应力温度敏感特性。通过循环油浴加热的实验方法,测量超磁致伸缩材料在力热磁耦合下的磁滞回线,发现预应力的增加有效降低了温度对材料低磁场性能的影响,材料显示了良好的低磁场温度稳定性能。试件在高预应力120 MPa、磁场强度300 kA/m的条件,磁化强度出现先增大后减小的现象,磁化衰减幅度得到减弱。     

EMS型低速磁浮列车U型电磁铁设计方法研究

针对EMS型低速磁浮列车的U型电磁铁,研究其气隙磁密及结构参数的设计方法.气隙磁密应选为铁芯材料的磁导率下降到其最大值的90％时所对应的磁密.结构参数包括极长、极高、窗宽、窗高和轭厚,极长影响牵引效率及过弯能力,极宽影响承载能力和导向刚度,窗宽和窗高影响重量,但随轨宽而定,轭厚按磁轭与磁极的磁密相等的原则来选取.     

漏磁检测的励磁装置优化设计

为了提高漏磁检测的灵敏度,利用ANSYS软件建立了漏磁检测励磁装置的三维有限元模型,研究了钢板的厚度、永磁体厚度、磁极面积以及磁化间隙等因素对钢板局部磁化效果的影响,得到了钢板磁化强度随永磁体几何参数改变时的变化规律,提出了永磁磁化方式下励磁装置优化设计的基本方法,对励磁装置各部分参数进行了优化设计．实验证明,优化设计的励磁装置能改善磁化效果,提高检测灵敏度．     

基于改进型小波阈值的磁记忆信号去噪研究

磁记忆检测信号易被外界噪声污染,使缺陷信号的可检测性受到极大影响。为消除噪声信号的不利影响,通过优化传统算法进行了磁记忆信号的消噪。硬阈值去噪得到的估计小波系数值连续性差,并会引起重构信号的振荡;而软阈值去噪会与原来的小波系数存在恒定偏差。在软、硬阈值函数的基础上,提出了一种改进型阈值函数,该阈值函数在一定程度上克服了传统方法的不足之处。仿真试验结果表明了改进型阈值函数对去除磁记忆信号噪声的适用性。     

管道金属磁记忆检测技术现状分析及发展研究

针对管道无损检测问题，阐述了金属磁记忆效应的基本原理，与传统无损检测方式比较，归纳了磁记忆检测的基本特性。在磁记忆检测仪器研发现状的基础上，设计了新型管道磁记忆／漏磁综合检测仪。从检测机理、信号处理和缺陷识别3个方面对检测技术研究现状进行分析和总结。探讨了检测机理的局限性，提出管道磁记忆检测技术的研究新方向。     

基于类别可分性准则的金属磁记忆信号小波能量谱特征提取研究

为了解决金属磁记忆信号小波能量谱特征存在的相关性和冗余性问题,利用类别可分性准则,在提取金属磁记忆信号小波能量谱的基础上,将能量谱特征进行变换提取最优特征向量。将能量谱特征向量、最优特征向量和低频特征向量作为支持向量机的特征输入量分别对不同检测区域的金属磁记忆信号进行识别。实验结果表明：最优特征向量能够减小小波能量谱特征的相关性和冗余性,有效提高支持向量机识别的准确率。     

Numerical investigation of the failure mechanism of cubic concrete specimens in SHPB tests

Cylindrical specimens are commonly used in Split Hopkinson pressure bar (SHPB) tests to study the uniaxial dynamic properties of concrete-like materials.In recent years,true tri-axial SHPB equipment has also been developed or is under development to investigate the material dynamic properties under tri-axial impact loads.For such tests,cubic specimens are needed.It is well understood that static material strength obtained from cylinder and cube specimens are different.Conversion factors are obtained and adopted in some guidelines to convert the material strength obtained from the two types of specimens.Previous uniaxial impact tests have also demonstrated that the failure mode and the strain rate effect of cubic specimens are very different from that of cylindrical ones.However,the mechanical background of these findings is unclear.As an extension of the previous laboratory study,this study performs numerical SHPB tests of cubic and cylindrical concrete specimens subjected to uniaxial impact load with the validated numerical model.The stress states of cubic specimens in relation to its failure mode under different strain rates is analyzed and compared with cylindrical specimens.The detailed analyses of the numerical simulation results show that the lateral inertial confinement of the cylindrical specimen is higher than that of the cubic specimen under the same strain rates.For cubic specimen,the corners are more severely damaged because of the lower lateral confinement and the occurrence of the tensile radial stress which is not observed in cylindrical specimens.These results explain why the dynamic material strengths obtained from the two types of specimens are different and are strain rate dependent.Based on the simulation results,an empirical formula of conversion factor as a function of strain rate is proposed,which supplements the traditional conversion factor for quasi-static material strength.It can be used for transforming the dynamic compressive strength from cylinders to cubes obtained from impact tests at different strain rates.     

综合消磁过程中工作线圈安匝数的估算方法

提出应以满足船壳退磁要求来确定交变磁场的最大振幅，研究了船壳内的磁场与外加磁场的关系，给出了工作线圈总安匝数的计算公式，讨论了如何分配“安”与“匝”等问题．     

考虑多轴应力与共振影响的随机振动疲劳寿命预测

目前工程上计算结构随机疲劳寿命时,仍经常采用基于单轴拉-压疲劳寿命(Stress-Number of cycles,S-N)曲线的应力寿命方法。虽然使用简单方便,但这种方法不仅忽视了单轴S-N曲线且不能准确反映结构在多轴应力状态下的疲劳,还忽略了随机振动中共振对结构疲劳寿命的影响,因此该方法在预测结构在随机振动下的疲劳寿命时与实际寿命往往有较大误差。对此引入三轴因子来反映结构在随机振动下的多轴应力状态,同时推广得到其在频域上的表达式,并在此基础上引入非线性函数,提出了一个新的随机振动疲劳损伤参量——多轴振动因子。新的损伤参量不仅同时考虑了结构随机振动下的多轴应力状态与共振对疲劳寿命的影响,而且该损伤参量形式简单,便于工程应用。利用新的随机振动疲劳损伤参量,得到了适用于随机振动下的多轴S-N曲线,从而建立了一种新的随机振动疲劳寿命预测方法。通过对7075-T6和LY12CZ铝合金缺口试件的随机振动疲劳寿命进行预测,结果表明该方法较准确地预测了两种缺口试件随机振动下的疲劳寿命。     

Mechanical behavior and failure mechanism of polyurea nanocomposites under quasi-static and dynamic compressive loading

Polyurea is an elastomeric material that can be applied to enhance the protection ability of structures under blast and impact loading.In order to study the compressive mechanical properties of SiC/polyurea nanocomposites under quasi-static and dynamic loading,a universal testing machine and split Hop-kinson pressure bar(SHPB)apparatus were used respectively.The stress-strain curves were obtained on polyurea and its composites at strain rates of 0.001-8000 s-1.The results of the experiment suggested that increase in the strain rates led to the rise of the flow stress,compressive strength,strain rate sensitivity and strain energy.This indicates that all of the presented materials were dependent on strain rate.Moreover,these mechanical characters were enhanced by incorporating a small amount of SiC into polyurea matrix.The relation between yield stress and strain rates were established using the power law functions.Finally,in order to investigate the fracture surfaces and inside information of failed specimens,scanning electron microscopy(SEM)and micro X-ray computed tomography(micro-CT)were used respectively.Multiple voids,crazes,micro-cracks and cracking were observed in fracture surfaces.On the other hand,the cracking propagation was found in the micro-CT slice images.It is essential to understand the deformation and failure mechanisms in all the polyurea materials.     

舰船磁场信号的频域分析

本文采用修正的周期图法(Welch法)对舰船磁场信号进行了功率谱估计并给出归一化曲线。在此基础上,提取了频域特征量,利用特征频率f_H进行了目标舰船速度的识别研究。计算机仿真表明,正识率可达95％以上。     

炸药装药在压剪加载下的起爆特点

进行了两类压剪加载实验：（１）利用石英的平面正碰撞产生压剪加载的实验,采用电磁质速法测试装药试件内部不同质点的运动情况,分析炸药装药中发生化学反应的可能性;（２）在压剪炮上采用平行倾斜碰撞产生压剪加载的实验,观测炸药装药爆炸的可能性。由实验可以看出：在亚爆轰状态的压缩加载应力条件下,剪切的联合作用对炸药的起爆起到敏化作用,适当比例的压剪加载造成更加敏感的炸药起爆响应。文中给出了起爆响应规律和响应机制的实验分析。     

舰船消磁系统S矩阵及其测量方法

建立了舰船消磁系统舰磁干扰量模拟法的S矩阵数学模型 ,该模型可以用来模拟产生任意地磁场作用下和舰船任意姿态时消磁系统电流变化关系 .提出了利用不同主航向上舰船消磁系统电流与横摇角、地磁场和感应干扰量的变化关系来测量和分析S矩阵元素的方法 ,为解决舰船消磁系统快速抗干扰和跨纬度区调整问题奠定了理论基础 .     

点火载荷下翼柱型装药结构完整性数值分析

针对固体火箭发动机翼柱型装药在点火载荷下结构完整性问题,提出了一种考虑三维损伤黏弹性本构性的数值模拟方法.基于商业有限元软件的二次开发平台,编写用户子程序,展开有限元数值计算,获取翼柱型装药在固化降温、点火载荷下装药结构的应力、应变与位移场分布.结果表明,在温度载荷与点火载荷下,药柱内表面变形模式是不同的.然而,不管在...