[发明专利]一种基于FLAPW算法的磁记忆信号特征研究方法

说明书

一种基于FLAPW算法的磁记忆信号特征研究方法属于铁磁性材料的磁记忆信号检测技术领域，尤其涉及一种基于FLAPW算法的磁记忆信号特征研究方法。本发明提供一种基于FLAPW算法的磁记忆信号特征研究方法。本发明包括以下步骤：步骤1）：建立磁力学模型；步骤2）：FLAPW全势线性缀加平面波法的使用。

技术领域

本发明属于铁磁性材料的磁记忆信号检测技术领域，尤其涉及一种基于FLAPW算法的磁记忆信号特征研究方法。

背景技术

管道运输是国际油气运输主要方式之一，具有运量大、不受气候和地面其他因素限制、可连续作业以及成本低等优点。

油气长输管道的安全维护是管道运营的核心问题。从近年来管道事故的分析来看，新建管道事故频发，此时没有完全形成管体的宏观缺陷。常规的无损检测技术如磁粉、漏磁、涡流和渗透等，在管道的缺陷监测、事故预防等方面发挥了重要的作用，但只能发现已成形的宏观体积缺陷，无法对因施工、焊接、地基沉降、介质内压、热膨胀等因素造成的尚未成形体积缺陷的应力集中区域实施有效的评价，从而无法避免由于应力损伤而引发的突发性事故。应力集中是油气长输管道发生突发性事故的重要原因；尤其是新建管道在制管和施工过程中存在大量应力集中区域，有些应力集中区域已经达到临界屈服点，导致管道投产后突发性事故的发生。磁记忆法可以有效判断铁磁性金属构件的应力集中区域，但是牛顿力学和麦克斯韦方程都没有关于力磁耦合的详细阐述，磁记忆信号的力磁耦合机理尚无统一定论，针对磁记忆信号的算法也是该领域的瓶颈问题。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种基于FLAPW算法的磁记忆信号特征研究方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括以下步骤：

步骤1)：建立磁力学模型

铁磁性构件在外力作用下达到屈服极限的过程是电子壳层从未被充满到一半到电子壳层充满过一半的过程，该过程中总动量矩量子数表示为：

其中，J为总动量矩量子数，L为轨道总动量矩，S为总自旋矩，n为电子数，N为总粒子数；由式(1)可知电荷密度分布能表征总动量矩的变化；

根据铁磁物体的回转磁效应，物体的总磁矩和总动量矩有以下关系：

其中，M为材料的磁化强度，g为回转磁比率为常数，e＝4.8025×10^-10C.G.S.静电单位，m＝9.1066×10^-28克，为电子的静止质量，c＝3×10¹⁰厘米/秒，为光速；由式(2)得出，构件的总动量矩与总磁矩成正比关系；

铁磁性材料的磁性由地磁场磁记忆信号以及材料自身的磁性组成，即：

其中，B₀＝μ₀H表示地磁场磁记忆信号强度，B₁＝μ₀M表示材料本身磁记忆信号强度，μ₀表示真空磁导率，H为磁场强度，M为材料的磁化强度；

将式(2)代入式(3)，铁磁性材料的磁记忆信号表示为：

结合公式(3)～(4)，总动量矩与原子磁矩的关系表示为：

由公式(4)～(5)得出，总动量矩、原子磁矩与磁记忆信号的相关性；

研究电荷密度、总动量矩与磁记忆信号的关系，进而研究外力作用下的磁力学关系，根据Kohn‐Sham方程，在有外力作用的情况下的单电子薛定谔方程为：