[发明专利]一种非铁磁性材料应力损伤监测方法、装置和计算机设备

说明书

本发明公开了一种非铁磁性材料应力损伤监测方法、装置和计算机设备，该方法包括：获取施加外部拉伸应力的非铁磁性材料表面的磁感应强度；将磁感应强度带入位错‑磁感应强度函数，确定位错密度；分析整个拉伸应力损伤过程中的位错密度，确定非铁磁性材料应力损伤状态。本发明构建位错‑磁感应强度模型，将黄铜表面所监测到的磁感应强度的变化作为材料内部应力损伤状态的监测量，利用所构建起的位错‑磁感应强度模型，根据监测所得的磁感应强度变化即可对黄铜的拉伸应力损伤状态进行判断，同时对于常规监测系统难以监测到的复杂结构件应力损伤过程，也可实现在线监测并对材料内部微观结构进行准确判断。

技术领域

本发明涉及应力损伤检测领域，特别涉及一种非铁磁性材料应力损伤监测方法、装置和计算机设备。

背景技术

黄铜因其具有优良的耐磨性能和机械性能被广泛应用于核电、枪炮弹壳制造业及船舶零件。但是，黄铜零部件在加工成型过程中通常采用热锻工艺，在热锻过程中H80黄铜材料需要在高温下承受较大的变形，易导致材料成型不稳定、材料表面粗糙、材料内部极易产生晶粒粗大的缺陷。在材料损伤监测的研究中，多集中于利用材料的磁性能对铁磁性材料损伤状态进行判断。但是，由于非铁磁性材料的磁饱和磁化强度低、铁磁性受制备方法影响较大等影响，使得常规无损检测技术在H80黄铜材料的实际工程应用中均具有一定局限性。由于长期处于高载荷高腐蚀环境下，容易产生损伤裂纹，一旦发生断裂或将严重危害生命财产安全。因此，针对H80黄铜材料应力损伤状态判断的不完善，提出一种基于磁感应强度的非铁磁性材料应力损伤状态磁表征方法是一个重要的研究方向。

目前，对于应力损伤状态监测的方法主要有中心钻孔法、X射线法、巴克豪森噪声法和多频激发光谱法(MFES)。虽然这些检测方法对于缺陷都有一定的检出效果，但是往往都存在一些明显的缺点。X射线不适合检测微小复杂的面积型缺陷；巴克豪森噪声法要求被检工件仅限于铁磁性材料且需要外加磁场作用；多频激发光谱法(MFES)对工件进行检测时需要调整激励频率，且由于趋肤效应的限制对于材料内部的应力损伤缺陷很难及时检测出来。此外，由于对材料拉伸应力损伤状态进行更精确的监测可提高对H80黄铜内部微观结构的判断的准确性，因此监测方法的选择很大程度上决定了对试样内部微观结构判断的准确性。

一般来说，对于未形成明显裂纹的早期机械损伤缺陷扩展路径通常伴随着应力叠加，断裂失效是拉伸应力损伤的最终表现形式。仅仅对拉伸断裂状态的微观结构变化进行研究不足以代表对整个拉伸应力损伤过程微观结构的变化状态。目前，对于拉伸应力损伤过程的研究重心集中在拉伸断裂的宏观表现，对于整个拉伸应力损伤阶段的微观结构分析仍存在许多亟待解决的问题；在拉伸应力作用下，应力的叠加通常会引起局部不可逆的损伤，极大的影响了零构件的使用寿命。为了进一步探索一种简洁高效的非铁磁性材料应力损伤状态的监测方法，对拉伸应力损伤状态进行监测和分析就显得尤其重要。

目前，对于应力损伤状态监测的方法，大多集中于利用常规无损检测技术与光学仪器相结合的离线手段。通过搭建具有高分辨率的电子光学分析仪器试验系统，以及能够对应力损伤变化进行原位连续测量的试验方法，来对应力损伤状态进行研究。对于H80黄铜的拉伸应力损伤过程，根据应力-应变曲线可将应力损伤分为弹性变形阶段、加工硬化阶段以及颈缩断裂阶段。各阶段变化前后无明显宏观变化，这使得对材料内部微观结构的判断变得尤其困难。倘若需要获得较为准确的内部微观结构变化状态，需要采用更高分辨率的试验系统，或者更高精度的监测方法。但是二者的结合使得判断效果在数量和质量上都没有明显的优势，通常不适合工程应用。现有的拉伸应力损伤状态监测方法只能对宏观损伤过程进行监测，无法监测到损伤前期应力积累的过程，尤其对于拉伸应力损伤过程中的内部微观结构变化状态情况难以进行判断。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决拉伸应力损伤过程中的内部微观结构变化状态难以判断问题的非铁磁性材料应力损伤监测方法、装置和计算机设备。

本发明实施例提供一种非铁磁性材料应力损伤监测方法，包括：

获取施加外部拉伸应力的非铁磁性材料表面的磁感应强度；