中文名 | 復(fù)合狀態(tài)殘余應(yīng)力-塑性變形的電磁無(wú)損評(píng)價(jià)方法研究 | 項(xiàng)目類別 | 面上項(xiàng)目 |
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項(xiàng)目負(fù)責(zé)人 | 陳振茂 | 依托單位 | 西安交通大學(xué) |
本項(xiàng)目針對(duì)強(qiáng)磁性低活化鋼和非磁性304奧氏體不銹鋼核電結(jié)構(gòu)典型材料,以建立復(fù)合狀態(tài)下殘余應(yīng)力-塑性變形的定量電磁無(wú)損評(píng)價(jià)方法為目標(biāo),開(kāi)展了如下研究:1)建立了復(fù)合狀態(tài)下殘余應(yīng)力-塑性變形電磁無(wú)損評(píng)價(jià)方法和檢測(cè)系統(tǒng);2)明確了復(fù)合狀態(tài)下殘余應(yīng)力與塑性變形對(duì)電磁無(wú)損檢測(cè)信號(hào)的影響規(guī)律;3)建立了基于磁檢測(cè)信號(hào)的復(fù)合狀態(tài)殘余應(yīng)力-塑性變形同步評(píng)價(jià)方法;4)研究了實(shí)際環(huán)境下塑性變形電磁無(wú)損評(píng)價(jià)方法的適用性。 經(jīng)四年研究,全面實(shí)現(xiàn)了項(xiàng)目的預(yù)期研究目標(biāo)。取得主要理論和技術(shù)成果包括: 1)實(shí)驗(yàn)研究了巴克豪森磁噪聲法、增量磁導(dǎo)率法與非線性漏磁法評(píng)價(jià)低活化鋼塑性變形的可行性,開(kāi)發(fā)了融合多磁檢測(cè)信號(hào)的塑性變形/殘余應(yīng)力一體化無(wú)損評(píng)價(jià)方法,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了有效性。 2)實(shí)驗(yàn)研究了變形履歷和疲勞損傷對(duì)低活化鋼塑性變形電磁無(wú)損檢測(cè)方法的影響,發(fā)現(xiàn)兩者對(duì)增量磁導(dǎo)率法與非線性漏磁法檢測(cè)信號(hào)的影響不大,但磁噪聲方法對(duì)變形履歷較為敏感,在復(fù)雜工況下可能導(dǎo)致較大誤差。 3)通過(guò)微觀分析研究了塑性變形對(duì)低活化鋼電磁無(wú)損檢測(cè)信號(hào)的影響機(jī)制,發(fā)現(xiàn)在同等塑性變形下,密度較小的微觀缺陷會(huì)增強(qiáng)、而密度較大的微觀缺陷會(huì)阻礙磁疇壁移動(dòng),影響巴克豪森磁噪聲信號(hào);而增量磁導(dǎo)率和漏磁信號(hào)變化是由于塑性變形導(dǎo)致的磁導(dǎo)率降低所致。 4)針對(duì)非磁性材料304奧氏體不銹鋼明確了殘余應(yīng)力/塑性變形復(fù)合狀態(tài)下自然磁化檢測(cè)信號(hào)的變化規(guī)律,基于脈沖渦流與自然磁化的離線、在線檢測(cè)信號(hào),提出和驗(yàn)證了304奧氏體不銹鋼復(fù)合狀態(tài)殘余應(yīng)力-塑性變形的同步檢測(cè)評(píng)價(jià)方法。 項(xiàng)目共發(fā)表SCI期刊論文37篇,發(fā)表國(guó)際會(huì)議論文30余篇,授權(quán)發(fā)明專利14項(xiàng),獲軟件著作權(quán)2項(xiàng),出版專著3部,獲新疆自治區(qū)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)(第2位)。在國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)交流活躍,作為大會(huì)共同主席2016 年成功組織了第7屆ICEF、第25屆ENDE國(guó)際會(huì)議召開(kāi),培養(yǎng)碩士生8名、博士生3名,其中碩士生5人、博士生2人畢業(yè)。 2100433B
強(qiáng)地震等意外載荷導(dǎo)致的殘余應(yīng)力和塑性變形對(duì)承壓核電管道、容器等關(guān)鍵部件構(gòu)成嚴(yán)重安全威脅,電磁無(wú)損檢測(cè)方法是對(duì)其進(jìn)行定量評(píng)價(jià)以確保結(jié)構(gòu)安全的重要手段。殘余應(yīng)力和塑性變形影響電磁無(wú)損檢測(cè)信號(hào)機(jī)理不同,且兩者往往不可分割,對(duì)其分別進(jìn)行評(píng)價(jià)的已有方法尚需提高精度。為揭示塑性變形和殘余應(yīng)力在電磁無(wú)損評(píng)價(jià)中的相互影響規(guī)律,確立塑性變形-殘余應(yīng)力定量電磁無(wú)損評(píng)價(jià)方法,本項(xiàng)目擬開(kāi)展研究包括:1)建立多種評(píng)價(jià)殘余應(yīng)力/塑性變形的在線/離線電磁無(wú)損檢測(cè)系統(tǒng)并驗(yàn)證有效性;2)對(duì)核電不銹鋼/碳素鋼試件導(dǎo)入不同塑性變形-殘余應(yīng)力狀態(tài)并進(jìn)行相關(guān)在線電磁無(wú)損檢測(cè)實(shí)驗(yàn),分析力學(xué)參數(shù)與檢測(cè)信號(hào)的相關(guān)性及塑性變形/殘余應(yīng)力在檢測(cè)中的相互影響;3)抽取和融合不同檢測(cè)方法信號(hào),建立殘余應(yīng)力和塑性變形同步定量評(píng)價(jià)方法,開(kāi)發(fā)驗(yàn)證綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng);4)基于雙軸應(yīng)力、高溫環(huán)境和核電結(jié)構(gòu)模擬試件,驗(yàn)證所開(kāi)發(fā)系統(tǒng)對(duì)實(shí)際核電結(jié)構(gòu)無(wú)損評(píng)價(jià)的適用性。
物體在受到外力時(shí)發(fā)生形變,去掉外力時(shí)變形不回復(fù),這是塑性變形,實(shí)質(zhì)是物體內(nèi)部的晶粒和晶粒之間發(fā)生滑移和晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)
控制變形及減小消除焊接應(yīng)力的方法 一、控制焊接變形的方法 1、設(shè)計(jì)措施 (1)選擇合理的焊縫尺寸: 焊縫尺寸增加,變形隨之增大,但是過(guò)小的焊縫尺寸將降低結(jié)構(gòu)的承載能力,并使焊接接頭的冷卻速度加快,熱影...
鋼結(jié)構(gòu)消除殘余應(yīng)力的方法及必要性?
鋼結(jié)構(gòu)消除殘余應(yīng)力的方法:實(shí)際上一些高要求的建筑大型燒焊鋼結(jié)構(gòu)上已采用了時(shí)效工藝,包括有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)支持的熱時(shí)效、振蕩時(shí)效、TIG重熔和錘擊工藝,以及研發(fā)中的振蕩燒焊、超聲沖擊、爆炸法技術(shù)。 鋼結(jié)構(gòu)消除殘...
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利用傳統(tǒng)超聲檢測(cè)方法或其他無(wú)損檢測(cè)方法難以實(shí)現(xiàn)金屬初期塑性變形和疲勞損傷的檢測(cè)。為了解決這一問(wèn)題,利用基于二次諧波的非線性超聲檢測(cè)方法,研究2024-T4鋁合金的初期塑性變形與疲勞損傷缺陷的測(cè)試過(guò)程;建立非線性高能穿透法超聲檢測(cè)系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)超聲非線性系數(shù)與鋁合金殘余塑性變形和疲勞損傷程度具有單調(diào)相關(guān)關(guān)系;通過(guò)改進(jìn)試驗(yàn)方法,利用壓電晶片的濾波效應(yīng),成功減小試樣前端非線性的試驗(yàn)來(lái)源,提高了檢測(cè)的魯棒性。試驗(yàn)結(jié)果表明通過(guò)利用晶片的濾波效應(yīng),選擇合適的激勵(lì)頻率能夠減小前端儀器的非線性對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的干擾,使基于二次諧波幅值的超聲非線性系數(shù)能夠作為表征鋁合金初期塑性變形和疲勞損傷程度的特征參量應(yīng)用于實(shí)際的檢測(cè)過(guò)程。
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基于彈性力學(xué)應(yīng)力分析和疊加原理,研究了螺旋縫埋弧焊管切環(huán)法殘余應(yīng)力測(cè)試中的殘余應(yīng)力分布。建立了能綜合考慮管段切口張開(kāi)量、軸向錯(cuò)位量和徑向錯(cuò)位量等因素的新殘余應(yīng)力評(píng)價(jià)方法,并與應(yīng)變片法殘余應(yīng)力測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。結(jié)果表明:應(yīng)變片法測(cè)試的最大殘余剪切應(yīng)力平均值和局部最大剪切殘余應(yīng)力值均與新評(píng)價(jià)方法給出的相應(yīng)值接近;管段內(nèi)的宏觀(平均)殘余應(yīng)力來(lái)自管段切開(kāi)后的軸向錯(cuò)位和周向張開(kāi)量,管段內(nèi)殘余應(yīng)力的不均勻性來(lái)自管段切開(kāi)后的徑向錯(cuò)位。存在較大的徑向錯(cuò)位情況下,宏觀最大剪應(yīng)力與局部最大剪應(yīng)力的極大值之間有很大差別。就管線的工程應(yīng)用而言,可以局部最大剪應(yīng)力的極大值作為殘余應(yīng)力的控制條件。
2020年6月2日,《無(wú)損檢測(cè)―殘余應(yīng)力超聲體波檢測(cè)方法》發(fā)布。
2020年12月1日,《無(wú)損檢測(cè)―殘余應(yīng)力超聲體波檢測(cè)方法》實(shí)施。
應(yīng)力檢測(cè)方法按其對(duì)被檢測(cè)對(duì)象是否產(chǎn)生損傷分為有損法和無(wú)損法兩大類,有損法又稱為機(jī)械法測(cè)殘余應(yīng)力,它是采用機(jī)械加工的手段,對(duì)被測(cè)構(gòu)件進(jìn)行部分解剖或完全剝離使被測(cè)構(gòu)件上的殘余應(yīng)力部分釋放或完全釋放,利用電阻應(yīng)變計(jì)測(cè)出殘余應(yīng)力的方法。常用的有盲孔法。無(wú)損法按其使用檢測(cè)手段不同,分為x 射線衍射法、超聲聲彈性法和磁測(cè)法等。其中超聲聲彈性法只能測(cè)試高值殘余應(yīng)力,目前還處于試驗(yàn)研究階段。(文章轉(zhuǎn)自http://yingli.huawin.com/yinglijiance 復(fù)制粘貼看更詳細(xì)介紹)
一、磁測(cè)法與其他應(yīng)力檢測(cè)方法的對(duì)比
盲孔法、x 射線衍射法、磁測(cè)法3 種方法都有測(cè)試速度較快,都能用于不均勻的應(yīng)力場(chǎng),但x 射線衍射法由于儀器設(shè)備的復(fù)雜性只能用于實(shí)驗(yàn)室,盲孔法和磁測(cè)法則因儀器的輕便性可用于實(shí)驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。盲孔法是采用在預(yù)測(cè)工件的表面中心鉆一小孔,使其產(chǎn)生局部應(yīng)力釋放,再由黏貼在孔周的應(yīng)變片感受出應(yīng)變的變化,該應(yīng)變稱為釋放應(yīng)變,通過(guò)彈性力學(xué)公式可得到主應(yīng)力值和方向角。與盲孔法相比,磁測(cè)法在測(cè)量殘余應(yīng)力時(shí),對(duì)被檢測(cè)對(duì)象不造成任何破損,此外它能測(cè)出同一點(diǎn)在不同狀態(tài)下的應(yīng)力情況。如超聲波沖擊等工藝處理前后的焊接殘余應(yīng)力的變化情況,而且它既能測(cè)平面光滑試樣的應(yīng)力又能測(cè)復(fù)雜形狀部位處(如各構(gòu)造部件相交部位或角焊縫處等) 的焊縫殘余應(yīng)力。而盲孔法對(duì)于復(fù)雜部位的開(kāi)孔則受到限制。在鋼結(jié)構(gòu)橋梁的焊縫中,測(cè)試殘余應(yīng)力的目的是為了了解焊接殘余應(yīng)力的大小,分布狀況,為后緒將開(kāi)展的減小和消除殘余應(yīng)力工藝及技術(shù)方案提供依據(jù),并且在減小和消除殘余應(yīng)力工藝處理后,再次進(jìn)行測(cè)試,以了解焊接殘余應(yīng)力重新分布的情況,評(píng)定工藝處理的效果,確認(rèn)是否滿足結(jié)構(gòu)受力要求。
二、 殘余應(yīng)力的磁測(cè)法原理
目前在我國(guó)應(yīng)用的磁測(cè)法是一種無(wú)損檢測(cè)的方法,它的基本原理是,基于鐵磁性材料( 如低碳鋼等)的磁致伸縮效應(yīng),即鐵磁性材料在磁化時(shí)會(huì)發(fā)生尺寸變化;反過(guò)來(lái)鐵磁體在應(yīng)力作用下其磁化狀態(tài)(導(dǎo)磁率和磁感應(yīng)強(qiáng)度等) 也會(huì)發(fā)生變化,因此通過(guò)測(cè)量磁性變化可以測(cè)定鐵磁材料中的應(yīng)力。當(dāng)試樣內(nèi)存在殘余應(yīng)力時(shí),也會(huì)使磁疇的移動(dòng)和轉(zhuǎn)向均受阻而使磁化率減小,這種現(xiàn)象稱為磁彈性現(xiàn)象。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《無(wú)損檢測(cè)—?dú)堄鄳?yīng)力超聲體波檢測(cè)方法》(GB/T 38952-2020)規(guī)定了殘余應(yīng)力超聲體波檢測(cè)的術(shù)語(yǔ)和定義、人員要求、檢測(cè)要點(diǎn)、檢測(cè)系統(tǒng)、縱波和橫波聲彈性系數(shù)標(biāo)定、檢測(cè)流程、檢測(cè)儀器校準(zhǔn)和檢測(cè)報(bào)告的編寫(xiě)要求。該標(biāo)準(zhǔn)適用于采用超聲體波進(jìn)行材料殘余應(yīng)力的檢測(cè)。