[发明专利]铁磁构件残余应力场的重构方法和装置

说明书

本发明属于设备安全评估技术领域，具体涉及一种铁磁构件残余应力场的重构方法和装置，旨在为了解决现有残余应力场的重构方法需对铁磁构件表面进行处理、重构周期长、操作复杂的问题。本发明方法在铁磁构件需进行残余应力场重构的区域选取待测量点；通过九极磁检测传感器测量各待测量点得到相应的第一感应电压和第二感应电压；获取各待测量点的主应力方向角和主应力差；采用剪应力差法获取点阵列中偶数行各待测量点的主应力和分应力，重构铁磁构件的残余应力场。本发明方法铁磁构件表面无需处理，具有应用范围广、重构速度快、效率高的优点，有助于更快、更准确的评估铁磁构件质量及工业设备的安全性和可靠性。

技术领域

本发明属于设备安全评估技术领域，具体涉及一种铁磁构件残余应力场的重构方法和装置。

背景技术

残余应力产生的主因是冷轧、切削、焊接等过程中的不均匀加热和冷却，也与加工状况造成的应力和组织变化产生的应力有关。残余应力不仅可引起冷裂纹、热裂纹、脆性断裂等缺陷，还将引起如焊接结构的变形、失稳、强度变低，严重时还将影响结构的刚度、强度、尺寸等。因此，残余应力的存在直接威胁到工业设备的安全运行。

目前，铁磁构件的残余应力场的重构方法中采用物理检测法对铁磁构件的残余应力进行检测，该方法属于非破坏性测量方法，如X射线法、中子衍射法、超声法等。这些物理法需接触铁磁构件进行测量，因此需对测量区域进行表面处理，要求高。因此现有重构方法重构周期长、操作复杂，所以亟需一种方便的、快捷的铁磁构件表面或近表面残余应力场的重构方法。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术中残余应力场的重构方法需对铁磁构件表面进行处理、重构周期长、操作复杂的问题，本发明提出了一种铁磁构件残余应力场的重构方法和装置。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种基于逆磁致伸缩效应的铁磁构件残余应力场的重构方法，该方法包括：

步骤S10、在铁磁构件上选取需进行残余应力场重构的区域作为待重构区域，确定所述待重构区域的检测方向，沿确定的检测方向在所述待重构区域上选取检测点集，所述检测点集为均匀分布的点阵列，所述点阵列的行数为大于3的奇数；

步骤S20、将所述检测点集中的各点分别作为待测量点，在九极磁检测传感器上加载励磁电流，通过所述九极磁检测传感器测量各待测量点，得到相应的第一感应电压和第二感应电压，所述第一感应电压和所述第二感应电压是两个方向垂直的主应力变化引起的感应电压；

步骤S30、根据预先获取的标定系数和各待测量点的第一感应电压和第二感应电压，获取各待测量点的主应力方向角和主应力差；

步骤S40、基于各待测量点的主应力方向角和主应力差，采用剪应力差法获取所述点阵列中偶数行各待测量点的主应力的大小和方向、沿所述检测方向和垂直所述检测方向的分应力的大小；

步骤S50、基于各待测量点的主应力和分应力的大小和方向，重构铁磁构件的残余应力场。

作为本发明方法的一种改进，所述九极磁检测传感器包括：通过底座连通的9个极，9个极中包括1个位于底座中央的励磁极，以及均匀分布于以所述激励极为圆心的圆周上的8个检测极，所述8个检测极的尺寸和磁导率相同；所述励磁极绕制有励磁线圈、用于产生激励磁场；所述8个检测极中的第1、3、5、7个检测极绕制有第一检测线圈，相邻检测极线圈匝数相同绕制方向相反；所述8个检测极中的第2、4、6、8个检测极绕制有第二检测线圈，相邻检测极线圈匝数相同绕制方向相反；所述第一检测线圈用于测量第一感应电压，所述第二检测线圈用于测量第二感应电压。

作为本发明方法的一种改进，在步骤S20之前还包括：