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筒状构件应力集中磁记忆检测补偿方法研究

胡斌 闫梁 张砚耕 范孟豹

胡斌, 闫梁, 张砚耕, 范孟豹. 筒状构件应力集中磁记忆检测补偿方法研究[J]. 机械工程学报, 2022, 58(24): 49-57. doi: 10.3901/JME.2022.24.049
引用本文: 胡斌, 闫梁, 张砚耕, 范孟豹. 筒状构件应力集中磁记忆检测补偿方法研究[J]. 机械工程学报, 2022, 58(24): 49-57. doi: 10.3901/JME.2022.24.049
HU Bin, YAN Liang, ZHANG Yangeng, FAN Mengbao. Research on Magnetic Memory Detection and Compensation Method for Early Damage of Tubular Components[J]. JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING, 2022, 58(24): 49-57. doi: 10.3901/JME.2022.24.049
Citation: HU Bin, YAN Liang, ZHANG Yangeng, FAN Mengbao. Research on Magnetic Memory Detection and Compensation Method for Early Damage of Tubular Components[J]. JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING, 2022, 58(24): 49-57. doi: 10.3901/JME.2022.24.049

筒状构件应力集中磁记忆检测补偿方法研究

doi: 10.3901/JME.2022.24.049
基金项目: 

国家重点研发计划 2017YFF0210701

江苏省高校优势学科资助项目 

详细信息
    作者简介:

    胡斌,男,1977年出生,博士,研究员。主要研究方向为智能检测监测。E-mail:hubin@csei.org.cn

    闫梁,男,1997年出生。主要研究方向为电磁无损检测。E-mail:TS19050039A31LD@cumt.edu.cn

    通讯作者:

    范孟豹(通信作者),男,1981年出生,教授,博士研究生导师。主要研究方向为无损检测理论与应用。E-mail:wuzhi3495@cumt.edu.cn

  • 中图分类号: TM154

Research on Magnetic Memory Detection and Compensation Method for Early Damage of Tubular Components

  • 摘要: 筒状构件是一种常用的工程构件,一旦发生事故将会造成重大损失,应力集中是导致构件失效的重要原因。磁记忆检测方法是一种有效的应力集中检测方法。对筒状构件进行圆周扫查时,地磁场的作用变化影响磁记忆检测结果,容易造成应力集中区域的误判。建立铁磁质筒状构件外表面地磁场分布模型,探究地磁场在筒状构件外表面作用效果及补偿方法。试验结果显示,对铁磁质筒状构件进行圆周扫查时,法向分量与幅值约为地磁场的2倍。将磁信号法向分量减去2倍地磁场作为筒状构件磁记忆检测补偿方法,补偿后与直线扫查相关系数稳定在0.8以上,优于传统反向补偿法。提出的筒状构件补偿方法有效提高了应力集中区域定位精度。

     

    筒状构件是一种常用的工程构件,一旦发生事故将会造成重大损失,应力集中是导致构件失效的重要原因。磁记忆检测方法是一种有效的应力集中检测方法。对筒状构件进行圆周扫查时,地磁场的作用变化影响磁记忆检测结果,容易造成应力集中区域的误判。建立铁磁质筒状构件外表面地磁场分布模型,探究地磁场在筒状构件外表面作用效果及补偿方法。试验结果显示,对铁磁质筒状构件进行圆周扫查时,法向分量与幅值约为地磁场的2倍。将磁信号法向分量减去2倍地磁场作为筒状构件磁记忆检测补偿方法,补偿后与直线扫查相关系数稳定在0.8以上,优于传统反向补偿法。提出的筒状构件补偿方法有效提高了应力集中区域定位精度。
  • 图  筒状构件圆周扫查中地磁场的影响

    图  磁感应线在不同介质间的折射

    图  铁磁质筒状构件地磁场磁感应线分布

    图  磁记忆检测系统框图

    图  信号采集装置实物图

    图  铁磁质被测件

    图  磁信号采集示意图

    图  三种扫查方法测得磁信号比较图

    图  地磁场在铁磁质筒状构件外表面作用效果

    图  10  信号补偿方法与直线扫查信号对比

    图  11  采集路径示意图

    图  12  同一区域不同方向测得磁信号对比图

    图  13  磁信号法向分量的m

    图  14  补偿后同一区域不同方向磁信号

    图  15  补偿后磁信号的m值

    表  1  圆周扫查磁信号补偿前后与直线扫查磁信号相关性

    试件编号 扫查路径 与直线扫查磁信号的相关系数
    补偿前 圆周扫查-Hg 反向补偿法 圆周扫查-2Hg
    1号铁管 路径1 0.641 26 0.723 49 0.840 39 0.861 46
    路径2 0.638 83 0.711 38 0.814 60 0.857 80
    路径3 0.620 64 0.689 84 0.778 39 0.824 02
    2号铁管 路径1 0.847 89 0.911 84 0.940 23 0.973 32
    路径2 0.862 12 0.915 65 0.940 00 0.974 59
    路径3 0.855 03 0.909 26 0.934 08 0.967 82
    3号铁管 路径1 −0.125 10 0.117 00 0.223 32 0.877 40
    路径2 −0.260 26 −0.029 62 0.051 02 0.830 02
    路径3 −0.346 89 −0.134 05 −0.026 41 0.792 28
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    表  2  m值超过2.5的区域统计

    距起点的距离/mm m
    地磁
    90°
    地磁
    30°
    地磁
    −30°
    地磁
    −90°
    地磁
    −150°
    地磁
    150°
    43 2.96
    45 2.95
    46 2.63
    47 2.84 3.61
    48 3.61
    49 2.84 3.22 2.66
    55 2.63 2.69 2.81
    56 2.52 3.66 3.16
    57 2.52
    58 3.78
    60 3.78 5.32
    69 5.36 5.60 6.65 5.22
    70 3.15
    72 3.66
    74 2.84 5.92 2.96
    75 3.47
    下载: 导出CSV

    表  3  补偿后m值超过2.5的区域统计

    距起点的距离/mm m
    地磁
    90°
    地磁
    30°
    地磁
    −30°
    地磁
    −90°
    地磁
    −150°
    地磁
    150°
    43 5.00 5.33 3.86
    44 5.57
    45 3.26
    46 2.99
    47 3.08 2.49
    52 3.56 5.49 5.98 5.54
    54 2.90 2.65
    57 3.69
    58 2.82 5.10 3.37 6.53 5.43
    59 2.74 3.43
    60 6.08 5.81 5.97 5.09
    61 3.24
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-30
  • 修回日期:  2022-09-02
  • 网络出版日期:  2024-03-07
  • 刊出日期:  2022-12-20

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