方形钢管轴心受压应力电磁测试研究及传感器小型化

论文摘要

钢结构应力测试技术的关键是对在役钢结构的进行实时的监控与检测,在事故发生之前对其进行加固与修复。相对于传统的钢结构检测技术大多依靠结构构件的变形来测量应力,具有一定的局限性的缺点,本课题所采用的电磁检测方法是通过对被测构件施加外磁场,在钢结构构件上产生感应电动势,利用感应电动势变化来测试构件的应力,希望通过对钢构件应力变化来进行适时监测。前人在这方面已经做了一些探索,并取得了一定的成果,本文在此基础上进行了方形钢管轴心受压电磁测试的实验研究。为了满足本课题在方形钢管的被测范围内进行多方向的移动测试功能,制作了以锰锌铁氧体为磁芯的小型电磁传感器。通过改变测点区域的外加磁场方向,取得在不同磁场方向下应力、应变与感应电动势的实验数据,绘制出反映感应电动势、应力和磁场方向关系的曲线以及反映应变、应力和磁场方向关系的曲线,并对它们进行了分析,得出曲线规律特征。本文还建立了在同一轴向压应力下,方形钢管感应电动势与角度的数学拟合关系式以及应变与角度的数学拟合关系式,鉴于两者数学关系式形式相同的特点,达到利用方形钢管感应电动势与角度的数学拟合关系式提取应力的目的；利用在轴压条件下,方形钢管的每个应力状态下的感应电动势之和随应力变化的关系提取应力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外研究现状及分析
• 1.2 论文研究主要内容
• 1.3 拟解决的关键问题
• 第2章 应力电磁测试的磁化强度理论
• 2.1 铁磁材料的磁矩状态
• 2.1.1 电子的磁矩
• 2.1.2 铁磁材料的磁化及磁化强度
• 2.2 钢构件被测部位分段磁路及磁通连续
• 2.2.1 磁感应强度
• 2.2.2 钢构件被测部位分段磁路及磁通连续
• 2.3 应力对电子磁矩偏转的影响
• 2.4 磁化强度变化对输出感应电动势值的影响
• 2.4.1 磁化强度与电子磁矩的关系
• 2.4.2 磁化强度变化对输出感应电动势值的影响
• 第3章 电磁传感器小型化与实验系统建立
• 3.1 磁芯材料选择
• 3.2 小型应力电磁传感器制作
• 3.3 方形钢管应力电磁测试实验系统
• 3.3.1 试验仪器
• 3.3.2 方形钢管应力电磁测试实验系统
• 3.4 方形钢管试件及处理
• 3.5 移动测试功能
• 第4章 方形钢管轴心受压电磁测试研究
• 4.1 测点布置
• 4.2 试验方法与特征参数
• 4.2.1 试验方法
• 4.2.2 实验的特征参数
• 4.3 试验准备工作
• 4.3.1 应变花的布置及粘贴
• 4.3.2 电磁传感器的固定
• 4.3.3 试件绝缘
• 4.4 应变测试数据处理
• 4.4.1 应变圆图解法
• 4.4.2 测点应变值的提取
• 4.5 方形钢管轴心受压感应电势测试
• 4.6 方形钢管轴心受压感应电动势按角度展开曲线
• 4.6.1 方形钢管轴心受压感应电动势按角度展开曲线的制作
• 4.6.2 方形钢管轴心受压感应电动势按角度展开曲线
• 4.7 方形钢管轴心受压应变按角度展开曲线
• 4.7.1 方形钢管轴心受压应变按角度展开曲线的制作
• 4.7.2 方形钢管轴心受压应变按角度展开曲线
• 4.8 感应电动势及应变按角度展开曲线的特征及变化规律
• 第5章 数据处理及结果分析
• 5.1 不同应力水平感应电动势按角度展开曲线特征分析
• 5.2 不同应力水平应变按角度展开曲线特征分析
• 5.3 利用感应电动势按角度拟合曲线提取应力
• 5.4 利用感应电动势提取应力
• 第6章 结论与展望
• 6.1 本文研究结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 实验数据
• 致谢
• 个人简历