磁记忆检测裂纹类缺陷的理论模型

第24卷第2期2002年2月

无损检测NDT

Vol.24　No.2Feb.　2002

磁记忆检测专题论坛

磁记忆检测裂纹类缺陷的理论模型

丁　辉,张　寒,李晓红,文习山

(武汉大学动力与机械工程学院,武汉　430072)

摘　要:通过建立裂纹类缺陷应力场与磁通量变化间的数学模型,阐明裂纹埋藏深度、宽度、

走向、受力条件及外磁场等不同时的磁通量变化规律,为磁记忆检测裂纹类缺陷提供了理论依据。

关键词:电磁检验;磁记忆;应力场;裂纹;模型　　中图分类号:TG115.28+4　　　文献标识码:A　　　:10002(2002)THETHEORETICALS

DINGHui,ZHANGHan,LIXiao2hong,WENXi2shan

CollegeofPowerandMechanicalEngineering,WuhanUniversity,Wuhan430072,China)

Abstract:Bysettinguptherelationalmodelofthestressfieldaroundcracksandvariationofmagneticflux,therulesofthevariationofmagneticfluxwithdifferentdepth,width,trend,stressandmagneticfieldofcracksweregivenasthetheoreticalbasisandcriterionfordetectingcracksusingmetalmagneticmemorytechnique.

Keywords:Electromagnetictesting;Magneticmemory;Stressfield;Crack;Model

　　金属磁记忆检测是通过检测金属表面磁通量变化来确定应力集中区域大小和强度。裂纹是金属结构中最常见最危险的缺陷,裂纹类型和外界条件不同,产生的应力场也不同,检测时磁通量也随之变化。在以往金属磁记忆检测中,通常获取的是应力集中线的走向和变化趋势,而磁记忆检测仪提供的二维磁通量变化区为通过测量应力集中区来获取金属内部缺陷提供了可能[1]。本文将以不同裂纹导致应力场不同,应力场变化引起磁通量变化,磁通量的

变化反映了裂纹的具体类型和外界条件这三者之间

的关系来建立磁记忆检测裂纹类缺陷的理论模型。

1　裂纹的应力场模型

[2]

为排除其它因素干扰,选取均质钢板为例,在图1中,沿纵向z有一宽度为a的长裂纹。由于此类

裂纹面沿z方向错开,因此平行于xy平面的位移u=0,v=0,只有z方向的位移w≠0。根据弹性力学

的平衡微分方程可得几何方程

εεε,y=,z=x=xyz

γγxy=+,γ+,zx=+yz=xyyzzx

(1)物理方程为

ε[σx=x-μ(σy+σz)]

EE

ε[σy=y-μ(σz+σx)]

图1　面外纯剪切“无限大”裂纹板

收稿日期:2001211209

εz=

E

(2)

[σz-μ(σx+σy)]

G

G

γxy=xy,γyz=yz,γzx=zx

G

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