[发明专利]一种焊缝磁记忆信号特征识别方法

说明书

一种焊缝磁记忆信号特征识别方法属于铁磁性材料的磁记忆信号检测技术领域，尤其涉及一种焊缝磁记忆信号特征识别方法。本发明提供一种焊缝磁记忆信号特征识别方法。本发明包括以下步骤：步骤1）：建立磁力学模型；步骤2）：超软赝势(USPP)平面波算法。还包括验证算法准确性的仿真建模部分。

技术领域

本发明属于铁磁性金属材料应力检测技术领域，尤其涉及一种焊缝磁记忆信号特征识别方法。

背景技术

铁磁性金属构件长期在外部载荷作用下工作，往往局部会产生应力集中，这些应力集中区域内部晶体结构会发生变化，导致构件机械性能大幅度下降，给安全生产造成了重大隐患。常规的无损检测技术如磁粉、漏磁、涡流和超声波等，在金属缺陷监测、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、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。金属磁记忆检测方法作为快捷的无损检测技术，通过检测地磁场环境下应力集中区天然的磁化信息，可以有效地对应力集中区域进行检测。但是铁磁性材料焊接区域存在大量的残余热应力，并且焊缝和母材的成分有所不同导致焊缝区域应力损伤信号难以识别，因此研究焊缝区与母材区磁记忆信号特征的区别，对判断焊缝区的应力损伤具有重要意义。

发明内容

本发明针对上述问题，提供一种有效的焊缝应力集中区磁记忆信号特征识别方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

步骤1)：建立磁力学模型

在外力作用下，晶体内部能量E可以表示为：

E＝T+U+Exc

(1)

其中，T为动能，U为库伦势能，E_xc为外力作用下电子之间的交换关联能，包含了所有粒子之间的相互作用。

晶体内部的电子动能T和电子势能U是电子密度函数ρ(r)的唯一泛函，则有：

其中，η为简约普朗克常量，m为电子质量，e为电子电量，r、r'为不同的电子坐标，表示微分算子，Φ_i(r)表示基态电子波函数，ρ(r)表示电子密度函数。

由于金属焊缝区掺杂粒子排列复杂，假设粒子之间的相互作用都并入交换关联能E_xc中，系统内的动能和势能不包含粒子之间的相互作用，则有：

∫dr'ρ_xc(r,r')＝-1 (5)

其中，ρ_xc(r,r')表示交换关联空穴函数，将式(2)、(3)、(4)带入式(1)可得到：

系统能量泛函E[ρ(r)]对电子密度函数变分可以得到单电子态下能量泛函的最佳形式，如式(7)。

其中，ε_i为拉格朗日乘子，V_eff(r)为有效势，由晶格周期势V(r)、库仑势V_c(r)和交换关联势V_xc(r)组成，即：