磁记忆检测机理及在直升机中的应用研究

论文摘要

磁记忆检测技术是对铁磁构件早期诊断的一种无损检测新方法，本文主要以铁磁学、磁性物理学、材料断裂力学、金相学等为理论基础。以试验为手段，对磁记忆检测的机理进行了研究，并对磁记忆应用于检测直升机上铁磁构件的可行性进行了探索性研究。本文首先以铁磁材料Q235钢为研究对象，分别在弹性、强化、局部变形断裂三阶段选取载荷点，对试样进行不同程度的静载拉伸试验，分析了不同载荷作用下磁记忆信号变化特征，特别是应力集中区和非应力集中区若干测量点处的磁记忆信号变化。结果表明：若干测量点处的磁记忆信号变化趋势相似。弹性阶段磁记忆信号幅值变化较平稳；强化阶段磁记忆信号幅值出现最大值；局部变形断裂阶段的磁记忆信号幅值出现下降趋势，并最终趋于平稳。分析含中心圆孔Q235平板试件在不同载荷作用下的磁记忆信号过零点位置，磁记忆信号微分K、Kmax、T=Kmax/Kavg。结果表明：不同载荷作用下磁记忆信号过零点位置出现漂移现象。特征量Kmax、T=Kmax/Kavg曲线变化趋势相似，先增大后减小。且在Kmax、T=Kmax/Kavg出现最大值时对应的加载载荷点作用下的磁记忆信号过零点的位置处是应力集中程度最大，易出现断裂部位。此方法克服了仅用磁记忆信号过零点来判断应力集中部位的不准确性。采用粉纹法对静载拉伸后的Q235平板试样进行了磁畴组织观察试验。在配制磁悬液传统方法的基础上，采用正交实验法配制了适合Q235钢磁畴观察的磁悬液。分析了试样在不同载荷作用下磁畴组织的变化规律，及应力集中区和非应力集中区处若干测量点的磁畴组织在载荷作用下的变化规律，为磁记忆检测微观机理及磁畴的定量化研究提供了试验依据。最后将金属磁记忆检测方法应用到直8型机尾桨变距拉杆的检测中。利用金属磁记忆诊断仪及高斯计对不同疲劳状态下尾桨变距拉杆的环孔和螺纹处进行磁记忆信号检测。对实验数据处理分析后得知磁记忆检测技术应用于直8型机尾桨变距拉杆检测中是可行的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景和意义
• 1.2 磁记忆检测国内外发展现状及分析
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内发展现状
• 1.2.3 国内外研究现状分析
• 1.3 课题研究的主要内容
• 第2章 磁记忆检测基础理论
• 2.1 铁磁物质的基本现象
• 2.2 铁磁物质的微观机制
• 2.2.1 磁畴的成因
• 2.2.2 磁畴结构
• 2.2.3 磁化机制
• 2.2.4 畴壁磁化过程
• 2.3 铁磁材料力学性能
• 2.3.1 静载拉伸试验
• 2.3.2 铁磁材料应力-应变曲线
• 2.3.3 应力集中
• 2.4 金属磁记忆检测原理
• 2.5 本章小结
• 第3章 静拉伸载荷作用下磁记忆信号的变化规律研究
• 3.1 试验方案与试验设备
• 3.1.1 试验方案
• 3.1.2 试验设备
• 3.2 Q235 钢静载拉伸试验
• 3.2.1 试验方法
• 3.2.2 试验结果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 静拉伸载荷对铁磁材料磁畴组织的影响
• 4.1 磁畴观察技术
• 4.1.1 粉纹法观察磁畴的理论条件
• 4.1.2 粉纹法观察磁畴的原理
• 4.2 磁悬胶液的配制
• 4.2.1 配制磁悬液基本方法
• 4.2.2 正交实验法配制磁悬液
• 4.3 磁畴观察试验设备及方案
• 4.4 磁畴观察试验结果分析
• 4.4.1 同一载荷下测量点处磁畴组织的变化规律
• 4.4.2 同一测量点不同载荷作用下磁畴组织的变化规律
• 4.5 本章小结
• 第5章 磁记忆检测技术在直升机尾桨变距拉杆中的应用
• 5.1 工件材料成分及形状
• 5.2 试验设备及方案
• 5.2.1 试验设备
• 5.2.2 试验方案
• 5.3 检测结果及分析
• 5.3.1 EMS-2000 金属磁记忆诊断仪检测磁记忆信号
• 5.3.2 LakeShore 421 型高斯计检测磁记忆信号
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文情况说明
• 致谢