磁應(yīng)變法測量原理

1、前言：
殘余應(yīng)力的檢測隨現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展應(yīng)運而生,人們更關(guān)注其中不損害被檢產(chǎn)品的無損方法。在一系列用于鋼鐵材料的無損檢測方法中,新近開發(fā)的磁測殘余應(yīng)力法具有很大的優(yōu)良性。因為總的說來,磁性能的變化易于測量,而且與超聲法、X射線法、中子衍射法相比,磁測裝置的低成本更能為人接受。磁測法是通過測定鐵磁材料在內(nèi)應(yīng)力的作用下磁導率發(fā)生的變化來確定殘余應(yīng)力的大小和方向的。世界各國都非常注意研究此類方法。眾所周知，鐵磁材料具有磁疇結(jié)構(gòu)，其磁化方向為易磁化軸向方向，同時具有磁致伸縮性效應(yīng)，且磁致伸縮系數(shù)是各向異性的，在磁場的作用下，應(yīng)力產(chǎn)生磁各向異性。磁導率作為張量與應(yīng)力張量相似。本儀器通過傳感器和一定電路，將磁導率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，輸出電流（或電壓）來反映?yīng)力值的變化。在二維應(yīng)力狀態(tài)下，電流輸出值和應(yīng)力值同樣不存在單值線性關(guān)系。經(jīng)理論分析和試驗證明，主應(yīng)力差和垂直方向電流差有單值的線性關(guān)系。通過傳感器（探頭）在測定處轉(zhuǎn)動三個方向即可找到*大主應(yīng)力方向和主應(yīng)力差值，或直接用Icp測定任一點的應(yīng)力值。
2、磁應(yīng)變法測量原理
利用鐵磁材料磁致伸縮的逆效應(yīng)，材料在應(yīng)力作用下，產(chǎn)生磁各向異性，磁導率作為張量和應(yīng)力張量相似。該方法通過測定磁導率的變化來確定一點的應(yīng)力狀態(tài)。通過傳感器（探頭）和電路將磁導率變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏髁浚ɑ螂妷海┑淖兓?，建立?yīng)力和電流（或電壓）的函數(shù)關(guān)系，通過電量測量來確定內(nèi)應(yīng)力。應(yīng)力和電流（或電壓）之間不存在單值的函數(shù)關(guān)系。但是，平面應(yīng)力狀態(tài)，主應(yīng)力方向輸出的電流差和主應(yīng)力差有單值的線性關(guān)系，其表達式：

3、磁測應(yīng)力靈敏系數(shù) 的確定
靈敏系數(shù)可通過單向拉壓或四點彎曲試驗確定。為消除邊界對測量結(jié)果的影響，試樣的寬度應(yīng)大于三倍探頭的尺寸，試樣長寬比取6較適宜。標定試樣，選擇與被測材料同樣化學成分和同一熱處理狀態(tài)的無內(nèi)應(yīng)力材料制成。通過標定，可等到圖I的曲線。

直線的斜率即為 值， 值可用*小二乘法計算

4、磁測主應(yīng)力的確定
   已知各測點的主應(yīng)力差和主方向角，用切實力差法分離主應(yīng)力。任意一點p的主應(yīng)力分量；

5、磁測殘余應(yīng)力的三維測量
根據(jù)趨膚效應(yīng)，磁通浸透深度可由下式確定：

       改變f可測得不同層深的殘余應(yīng)力加權(quán)平均值。用數(shù)學的方法可求得沿層深的梯度，分析和計算用專用的軟件JH-80磁測法應(yīng)力計算.EXE,由計算機完成。必要時，根據(jù)空間問題的三個微分平衡方程，可求得任一點另外三個應(yīng)力分量因z=0界面處，對于淺表層內(nèi)，該三個應(yīng)力分量一般很小。
      原蘇聯(lián)F.T.opexoB1974年用磁測法測定了焊接園盤殘余應(yīng)力的分布，日本的吉永等在1977年測定了對焊接試板殘余應(yīng)力分布，日本北川等人測定過焊接箱形梁的殘余應(yīng)力，美國人曾用來測定大炮炮筒的內(nèi)應(yīng)力。