Page 102 - 无损检测2022年第五期

2021 远东无损检测新技术论坛论文精选

DOI : 10.11973 / ws j c202205014

外磁场下三轴弱磁应力检测信号定量化分析

张 贺, 刘 斌,武梓涵,张保平, 廉 政

( 沈阳工业大学 信息科学与工程学院,沈阳 110870 )

摘 要:从微观角度量化分析了外磁场作用对铁磁性材料磁力学特性的影响因素, 计算了不同
方向及强度的外磁场下, 铁磁性材料三轴弱磁信号的检测特性, 并进行了系统的试验研究。试验结果
表明: 磁畴自发磁化强度矢量趋于应力方向重新排列产生弱磁信号; 弱磁信号在轴向具有峰值, 径向
具有峰 - 峰值, 且过零点, 周向呈不规律波动; 随外磁场强度的增强, 弱磁信号增大, 但增大幅度逐渐减
小, 外磁场对弱磁信号的影响趋于饱和; 外界磁场对其垂直方向的弱磁信号影响程度微弱。

关键词:弱磁; 铁磁; 磁畴; 有限元

中图分类号: TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 05-0064-07

Q uantitative anal y sisontriaxialweakma g neticstressdetectionsi g nalunderexternalma g neticfield

,
ZHANGHe , LIUBin , WUZihan , ZHANGBao p in g LIANZhen g

( SchoolofInformationScienceandEn g ineerin g , Shen y an gUniversit yofTechnolo gy , Shen y an g110870 , China )

Abstract : Thisp a p er q uantitativel y anal y zestheinfluencefactorsofthema g netic p ro p ertiesoftheferroma g netic

materialundertheexternalma g neticfieldfromamicrosco p ic p ointofview , andcalculatesthethree-axisweakenin g

oftheferroma g neticmaterialundertheexternalma g neticfieldofdifferentdirectionsandstren g ths.Thedetection

characteristicsofthema g neticsi g nalarestudiedandthes y stemex p erimentsarecarriedout.Theresearchresults

showthat : thes p ontaneousma g netizationvectorofthema g neticdomaintendstorearran g einthedirectionofthe

stresstop roduceaweakma g neticsi g nal ; theweakma g neticsi g nalhasap eakintheaxialdirectionandap eak-to-

p eakvalueintheradialdirection , andatthezerocrossin gp oint , itfluctuatesirre g ularl yinthecircumferential

direction.Theintensit yofthe ma g neticfieldincreasesandthe weak ma g neticsi g nalalsoincreases , butthe

ma g nitudeoftheincrementg raduall ydecreases , andtheinfluenceoftheexternal ma g neticfieldonthe weak

ma g neticsi g naltendstobesaturated ; theexternalma g neticfieldhasaweakinfluenceontheweakma g neticsi g nal

intheverticaldirection.

Ke ywords : weakma g netic ; ferroma g netic ; ma g neticdomain ; finiteelement
铁磁性金属构件在外部载荷的长时间作用下会 磁力学特性进行应力损伤的量化评估 [ 6-8 ] 。弱磁应力
产生应力集中区, 导致机械强度大幅度下降, 进而造 检测技术具有支持非接触性在线检测, 检测之前无需
成突发性失效 [ 1-2 ] 。传统的无损检测技术无法检测出 对材料进行预处理, 检测之后对材料性能无影响等优
尚未形成体积缺陷的疲劳损伤, 难以对大型金属构件 点 [ 9-11 ] , 被广泛运用于工业生产中。然而弱磁信号很
的安全性和使用寿命做出正确的评估 [ 3-5 ] 。弱磁应力 微弱, 容易受到外界磁场影响 [ 12-16 ] 。
检测的原理是铁磁性材料在地磁场环境下, 应力集中 文章从铁磁材料微观角度, 研究了损伤应力下
区会产生可被检测的弱磁信号, 可基于此弱磁信号的 磁畴自发磁化的强度矢量分布规律, 描述了外磁场
对微观磁力学特性的影响特性。利用有限元法计算
了铁磁材料三轴弱磁应力检测信号特性, 分析不同
收稿日期: 2021-12-15
强度和方向外磁场下, 三轴弱磁应力检测信号的变
作者简介: 张 贺( 1983- ), 男, 博士研究生, 主要研究方向为应
力检测技术、 无损检测技术及相关理论 化规律。其结果为弱磁应力检测结果的有效性和科
学性提供了理论依据。
通信作者: 张 贺, 634366317@ qq .com
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2022 年 第 44 卷 第 5 期

无损检测