[发明专利]一种铁磁材料接触损伤反演的磁无损检测方法

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种铁磁材料接触损伤反演的磁无损检测方法。

背景技术

在现代工业生产中，由接触造成的损伤比较常见，这些损伤降低了铁磁结构的强度和抗疲劳性能，对设备的完整性、安全性造成严重的威胁。因此，从结构安全角度来说，必须对材料早期损伤、结构性能退化程度以及剩余寿命进行有效监测和评估。

无损检测是指在不损害材料/结构使用性能的前提下，用于检测其特征质量，确定其是否达到特定的工程技术要求，是否还可以继续服役的方法，它是检验产品的质量、保证产品安全、延长产品寿命的必要的可靠技术手段。常见的无损检测方法有：磁粉探伤和漏磁检测、声发射技术、超声导波、涡流检测技术等，在确定构件内部是否出现宏观裂纹时具有很好的效果，但往往无法准确判定构件内部是否出现疲劳微损伤；X射线衍射技术可以对金属结构残余应力进行有效检测，但检测深度非常有限(一般在微米量级)，而且对试件表面质量要求高、检测设备复杂、价格昂贵，很难实现在线大范围检测；超声非线性技术在检测结构损伤度时也同样存在对试件表面质量要求高、信号抗干扰性差、无法完成对复杂构件的内应力和损伤程度进行在线检测等诸多问题。与传统的电磁无损检测方法相比，金属磁记忆法具有检测速度快、无需外部激励源、检测设备小巧且易于携带的优点，特别是对检测应力集中区有较高的灵敏度。

但是，从检测手段来说，对材料和结构由于微损伤造成的早期性能退化的诊断要比确定宏观裂纹困难得多。事实上，发展简便有效的局部应力集中程度(包括初始预应力和累积工作应力)和材料性能早期退化的评价方法，针对大型工程中关键构件的损伤情况进行现场快速无损检测，进而实现对在役设备的安全性和剩余寿命开展有效评估，一直是实验力学和无损检测领域非常关注的课题。

反演理论和技术在无损检测领域起着至关重要的作用，无损检测实际面对的是一反问题，即必须依据已检测到的实验信号，结合物理模型与模拟手段建立智能化的实验分析系统，最终反演结构缺陷特征。关于基于实验的反演识别技术，已有一些学者对此开展相关研究，而且一些相关方法也部分得到应用，如遗传算法、模拟退火法、混沌算法等。但是，到目前为止，使用金属磁记忆技术判断有无缺陷及缺陷的位置还是比较成功的，而确定缺陷大小、形状等问题则困难的多，目前关于金属磁记忆无损检测缺陷反演识别研究还很少见到报道，必须开展相关系统研究。

对铁磁构件进行检测时会对铁磁构件造成接触损伤，接触损伤可能造成接触表面产生塑性变形，引起铁磁构件咬合处松动，或加速材料疲劳裂纹的萌生和扩展，降低材料的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种铁磁材料接触损伤反演的磁无损检测方法。

为了实现上述发明目的，本发明提出了一种铁磁材料接触损伤反演的磁无损检测方法，包括以下步骤：

步骤1）铁磁构件初始漏磁信号的测定：通过同轴电缆将磁传感器与智能磁记忆仪连接，利用磁传感器在同一平面沿互相垂直的两个方向检测铁磁试件的表面，获得被测表面的初始漏磁信号，并存储于智能磁记忆仪中；

步骤2）接触后铁磁构件漏磁信号的测定：对铁磁构件进行接触加载，利用铁磁压头对铁磁构件进行加载，到一定载荷后进行卸载，将铁磁构件取下并进行漏磁检测，测得铁磁构件受压面的漏磁信号；

步骤3）梯度值的计算：将步骤2）中测得的漏磁信号减去步骤1）中测得的初始漏磁信号，消除初始其他因素的干扰，根据得到的被测表面的漏磁信号，计算得到被测表面的漏磁信号的梯度值；

步骤4）接触损伤区的反演：通过接触损伤的评价判据和评价参数对接触损伤区范围进行反演。

所述步骤3）还包括：无法获得铁磁构件的初始漏磁信号，则省略消除初始因素干扰这一步骤，直接计算被测表面的漏磁信号的梯度值；

初始漏磁信号包括法向初始漏磁信号和切向初始漏磁信号；漏磁信号包括法向漏磁信号和切向漏磁信号；梯度值包括法向漏磁信号的梯度值和切向漏磁信号的梯度值；

定义法向漏磁信号的梯度值：

定义切向漏磁信号的梯度值：

接触损伤的评价判据，在接触应力集中区，法向漏磁信号出现一个极值，漏磁梯度出现峰－峰值变化，并在接触区中心位置过零点；切向漏磁信号出现峰－峰值变化并且过零点，漏磁梯度出现极值。