苏三庆等：金属磁记忆检测技术研究新进展与关键问题 1563· 2 (a) a=2 mm (b) -=5 mm 1.0 b=2 mm 。-b=4mm 6=8 mm a=10 mm a=10 mm -b=8 mm d=1 mm =20mm =1 mm 0.5 b=16 mm 1=2 mm y=2 mm 0 0.5 Values divided by the peak values for a=10 mm -1.0 Values divided by the peak values for b=8 mm -40-30-20-1001020 3040 -40-30-20-10010203040 x/mm x/mm 1.5(c) 。d=lmm 4d) 。-1=1mm 1.0=10mm .d=2 mm 3 a=10 mm 1=2 mm b=8 mm d5mm =5 mm 2 6=8 mm =10mm 0.5 y=2 mm d=10 mm d=1 mm 0.5 -1.0 -1.Values divided by the peak values for d5mm Values divided by the pek values for )=5mm -40-30-20-10010203040 -40-30-20-10010203040 x/mm x/mm 图4理论模型预测不同因素对磁记忆信号法向分量的影响s)()缺陷长度：(b)缺陷宽度：(c)缺陷深度：(d)检测提离值 Fig.4 Influence of different factors on the normal components of magnetic memory signals(a)length of defects,(b)defect width,(c)defect depth. (d)lift-off value 磁畴反转的角度入手，通过对Q235钢梁四点受弯 试验中应变与磁信号的变化曲线分析，提出了应 变与磁信号之间具有一定的相关关系.建立了磁 (b) 信号平均值与应力之间的关系，定量化地研究了 磁记忆信号表征铁磁构件的损伤程度.目前，现有 的磁记忆试验研究主要集中于钢构件的单轴拉 图5Q345B建筑钢板件拉伸断裂后形貌图(a)缺口试件：(b)光 伸，对钢构件的受弯研究却很少.而钢结构中梁板 滑试件 等主要构件的受力均是以受弯和受剪为主，因此， Fig.5 Morphologies of structural steel sheet after tensile fractures. 研究构件在受弯、受剪状态下的磁信号变化规律， (a)notched specimen;(b)smooth specimen 是将磁记忆检测技术应用于钢结构必不可少的 出现具有最大幅值的畸变位置能够用来准确地判 过程 别初始缺陷的位置.对比了光滑钢板试件和人工 2.2.2磁记忆检测技术在钢丝绳领域的试验研究 预制浅槽缺陷钢板试件在静载拉伸荷载下的磁信 钢丝绳作为一种柔性承载构件，由多根钢丝 号变化规律，分析了磁信号变化量K随着应力σ的 捻制而成，其承载强度高，过载及变形能力强，自 变化特征，提出将磁信号特征参量K作为评判构 重轻，工作状态下噪声小，被广泛应用于煤矿、冶金、 件是否进入塑性阶段的依据，并且采用了ANSYS 建筑、石油等领域.同时，钢丝绳在长期的工作下 有限元分析软件，进行地磁场下拉伸荷载的力磁 还面临着磨损、断丝、锈蚀等损害情况，因此，对 效应二维模拟，研究了Q345建筑用钢早期损伤和 钢丝绳的检测技术的研究势在必行.文献[5刀研 金属磁记忆信号的相关关系，得到人工浅槽缺陷 究了带缺陷钢丝绳单根钢丝受拉破坏时的磁记忆 试件在不同荷载下法向分量与梯度值的变化规 信号变化规律全过程，由于钢丝加载方向和放置 律，并将模拟结果与试验结果进行验证，证实了模 方向均为竖向，这就不同于水平放置的铁磁材料 拟结果的可行性和可靠性.文献[13,56从应变和 在地磁场作用下的力磁规律，不仅将磁记忆检测K ′ σ K ′ 出现具有最大幅值的畸变位置能够用来准确地判 别初始缺陷的位置. 对比了光滑钢板试件和人工 预制浅槽缺陷钢板试件在静载拉伸荷载下的磁信 号变化规律，分析了磁信号变化量 随着应力 的 变化特征，提出将磁信号特征参量 作为评判构 件是否进入塑性阶段的依据. 并且采用了 ANSYS 有限元分析软件，进行地磁场下拉伸荷载的力磁 效应二维模拟，研究了 Q345 建筑用钢早期损伤和 金属磁记忆信号的相关关系，得到人工浅槽缺陷 试件在不同荷载下法向分量与梯度值的变化规 律，并将模拟结果与试验结果进行验证，证实了模 拟结果的可行性和可靠性. 文献 [13, 56] 从应变和 磁畴反转的角度入手，通过对 Q235 钢梁四点受弯 试验中应变与磁信号的变化曲线分析，提出了应 变与磁信号之间具有一定的相关关系. 建立了磁 信号平均值与应力之间的关系，定量化地研究了 磁记忆信号表征铁磁构件的损伤程度. 目前，现有 的磁记忆试验研究主要集中于钢构件的单轴拉 伸，对钢构件的受弯研究却很少. 而钢结构中梁板 等主要构件的受力均是以受弯和受剪为主，因此， 研究构件在受弯、受剪状态下的磁信号变化规律， 是将磁记忆检测技术应用于钢结构必不可少的 过程. 2.2.2    磁记忆检测技术在钢丝绳领域的试验研究 钢丝绳作为一种柔性承载构件，由多根钢丝 捻制而成，其承载强度高，过载及变形能力强，自 重轻，工作状态下噪声小，被广泛应用于煤矿、冶金、 建筑、石油等领域. 同时，钢丝绳在长期的工作下 还面临着磨损、断丝、锈蚀等损害情况，因此，对 钢丝绳的检测技术的研究势在必行. 文献 [57] 研 究了带缺陷钢丝绳单根钢丝受拉破坏时的磁记忆 信号变化规律全过程，由于钢丝加载方向和放置 方向均为竖向，这就不同于水平放置的铁磁材料 在地磁场作用下的力磁规律，不仅将磁记忆检测 (a) Hy 2 1 0 −1 −2 −40 −30 −20 −10 0 x/mm 10 20 30 40 b=8 mm d=1 mm y=2 mm a=2 mm a=5 mm a=10 mm a=20 mm Values divided by the peak values for a=10 mm (c) Hy 1.5 1.0 0.5 0 −1.0 −0.5 −1.5 −40 −30 −20 −10 0 x/mm 10 20 30 40 a=10 mm b=8 mm y=2 mm d=1 mm d=2 mm d=5 mm d=10 mm Values divided by the peak values for d=5 mm (d) Hy 4 3 2 1 0 −2 −1 −4 −3 −40 −30 −20 −10 0 x/mm 10 20 30 40 a=10 mm b=8 mm d=1 mm y=1 mm y=2 mm y=5 mm y=10 mm Values divided by the peak values for y=5 mm (b) Hy 1.0 0.5 0 −0.5 −1.0 −40 −30 −20 −10 0 x/mm 10 20 30 40 a=10 mm d=1 mm y=2 mm b=2 mm b=4 mm b=8 mm b=16 mm Values divided by the peak values for b=8 mm 图 4    理论模型预测不同因素对磁记忆信号法向分量的影响[51] . （a）缺陷长度；（b）缺陷宽度；（c）缺陷深度；（d）检测提离值 Fig.4    Influence of different factors on the normal components of magnetic memory signals[51] : (a) length of defects; (b) defect width; (c) defect depth; (d) lift-off value (a) (b) 图 5    Q345B 建筑钢板件拉伸断裂后形貌图[25] . （a）缺口试件；（b）光 滑试件 Fig.5     Morphologies  of  structural  steel  sheet  after  tensile  fracture[25] : (a) notched specimen; (b) smooth specimen 苏三庆等： 金属磁记忆检测技术研究新进展与关键问题 · 1563 ·