[发明专利]裂纹萌生区应力非接触弱磁检测方法

说明书

裂纹萌生区应力非接触弱磁检测方法属于铁磁性金属构件应力集中区非接触检测领域技术领域，尤其涉及一种裂纹萌生区应力非接触弱磁检测方法。本发明提供一种裂纹萌生区应力非接触弱磁检测方法。本发明包括本发明包括以下步骤：步骤1）：建立磁力学耦合模型；步骤2）：建立J‑A应力磁化模型；步骤3）：建立磁信号空间散射场模型；还包括计算散射场空间分布部分。

技术领域

本发明属于铁磁性金属构件应力集中区非接触检测领域技术领域，尤其涉及一种裂纹萌生区应力非接触弱磁检测方法。

背景技术

大型铁磁性金属构件在复杂环境工作过程中，会产生不同程度的疲劳损伤，油气管道在运行过程中由于施工、腐蚀和外力作用等原因造成应力损伤，产生变形、腐蚀、裂纹等缺陷，致使管道状况逐渐恶化，从而埋下了重大的安全隐患，对国家财产、人民生命安全造成威胁。

金属磁记忆检测法作为21世纪新兴的无损检测法，是切实可用的结构应力变形状态的检测方法，可以对管道应力损伤及腐蚀进行准确的检测、预警。到目前为止，金属磁记忆检测技术已经发展到可以进行非接触式的检测目前，国际上诸多专家致力于磁记忆信号产生机理的研究，并取得了一定的成果，但是对于通过磁记忆信号强度对应力集中程度进行非接触检测的定量计算缺乏系统的研究，这限制了弱磁环境中磁记忆法在非接触检测工程技术领域的应用。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供一种裂纹萌生区应力非接触弱磁检测方法。

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)：建立磁力学耦合模型

当无外力作用时，铁磁材料的磁感应强度为B₁，

μ₀μ₁＝B₁/H (1)

式中，μ₀为真空磁导率，μ₁为无应力下铁磁材料相对磁导率，外界磁场强度为H；当有外力作用时，铁磁材料磁感应强度为B₂，在外力作用下的铁磁体的能量增量为：

其中，W₁、W₂分别为铁磁材料受外力前后的能量；铁磁体受外力作用时，晶体发生相应相变，外应力作用增加了铁磁晶体内的应力能，产生磁弹性效应；铁磁材料只存在自发磁化形变时，铁磁体广义磁晶各向异性能为：

F_K＝F_k(α_i)+F_ela(A_ik0)+F_ms(α_iA_ik0)

其中，α₁、α₂、α₃为自旋矢量方向余弦；A_ik0为自发形变张量；K₀、K₁、K₂为磁晶各向异性常数；F_k(α_i)为未考虑形变的理想磁晶各向异性能；F_ela(A_ik0)为纯弹性能；F_ms(α_iA_ik0)为磁弹性能；

当铁磁体受到外力作用时，晶体发生相应形变，此时晶体除了自发形变引起的磁弹性能外，还有因外力产生的形变引起的磁应力能；

晶体总形变张量表示为:

为应力作用下的形变张量；

总自由能为：