[发明专利]利用铁磁性材料的弱磁信号预测疲劳寿命的方法

权利要求书

1.一种利用铁磁性材料的弱磁信号预测疲劳寿命的方法；其特征在于：它包括以下步骤：

(1)以钢材为原材料制作的标准紧凑拉伸CT试样为例，采用线切割技术制备含直通形V形缺口的CT试样，使试样的尺寸和表面平整度达到规范要求，并测量实际尺寸作为计算依据，按照规范对标准试样进行最终热处理，使标准试样表面获得纯净的初始磁状态；

(2)将试样固定到疲劳试验机上，并安装弱磁信号测试装置，且主要包括以下步骤：

2.1、将两个磁探头分别安装固定，并分别调整磁探头朝向，使其中一个固定磁探头朝向与试样预期的裂纹扩展方向平行，称为第一磁探头；可移动的磁探头称为第二磁探头，其朝向与试样预期的裂纹扩展方向垂直；

2.2、调整各磁探头和试样表面之间的距离，使得磁探头与试样表面平行，并且与试样表面之间的距离为5～15mm；

2.3、在测试装置四周放置固定高导磁性坡莫合金制作而成的磁场屏蔽环屏蔽外界环境磁场；

(3)通过疲劳试验机加载，设定疲劳试验参数，测试力为正弦波形或者三角波形的循环力，进行疲劳试验，在疲劳裂纹约扩展0.25mm时停机，采集并处理测试数据以及得到结论；

a、记录此时对应的循环次数Ni，通过测量引伸计位移Vx计算裂纹长度a，以Ni为横坐标而以a为纵坐标形成一个曲线，计算此时的(da/dN)i，并计算裂纹尖端的应力强度因子幅值ΔK,以(da/dN)i为纵坐标而以ΔK为横坐标形成一个曲线，基于断裂力学中的Paris公式da/dN＝C(ΔK)^m拟合得到参数C和m；

b、利用固定磁探头得到循环次数Ni时的压磁-应力(B-σ)滞回曲线，其中B为磁感应强度，σ为试样名义应力，计算该曲线的极值比R_d，以ΔK为纵坐标而以曲线的极值比R_d为横坐标形成一个曲线，拟合得到ΔK＝α1·R_d²+β1·R_d+γ1，其中α1、β1、γ1为曲线拟合参数；

c、沿着预先设定的检测线移动磁探头检测得到磁场强度分量Hp(y)，以磁场强度分量Hp(y)为纵坐标而以检测线长度x为横坐标形成一个曲线，计算曲线波峰波谷之间对应的Δx，以裂纹长度a为纵坐标而以Δx为横坐标形成一个曲线，拟合得到a＝α2·Δx²+β2·Δx+γ2，其中α2、β2、γ2为曲线拟合参数；

d、基于断裂力学中的Paris公式da/dN＝C(ΔK)^m，得到剩余疲劳寿命其中a₀为疲劳裂纹起始长度，a_c为疲劳裂纹扩展临界长度，从而实现基于弱磁信号特征参数定量预测疲劳寿命。