基于磁记忆检测的建筑钢构件弯曲试验和特征参数研究

来源 :西安建筑科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:stanley_lippman
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传统无损检测技术只能对宏观缺陷进行检测,对未形成明显物理不连续的内部早期损伤无法识别。金属磁记忆检测技术(MMMT)作为无损检测领域的最新手段,以大地磁场与应力间的力磁效应可以有效检测铁磁材料内部微观缺陷和应力集中,进而能够识别钢结构的早期损伤。目前的研究主要集中在材性试件的单轴拉伸试验,与建筑钢结构的受力形式存在较大差异。因此,本文将理论与试验相结合,重点研究焊接钢板件的三点弯曲试验、工字钢梁疲劳试验以及损伤钢梁的四点弯曲试验,分析不同情况的磁记忆漏磁场信号的变化特征,提出适用于建筑钢构件在不同工况下的磁场特征参数。主要进行了以下工作:(1)通过焊接钢板件的三点弯曲试验,研究焊接钢板件表面磁场强度及梯度信号的变化规律。结果表明:表面磁场强度HP(y)曲线出现的波峰-波谷现象及梯度K曲线的过零点现象可用来定位试件的应力集中区域,实现应力集中位置的初步判断。(2)通过钢梁的四点弯曲疲劳试验,验证了金属磁记忆检测技术可用于研究受弯工字钢梁的疲劳损伤程度。结果表明:通过试件磁场记忆曲线及梯度曲线的过零点现象及波峰-波谷现象可以初步确定试件的应力集中位置;而磁场梯度曲线峰-峰值的差值(35)K与试件的疲劳周期存在较好的对应关系。(3)通过带损伤钢梁的四点弯曲试验,证明了金属磁记忆检测技术可用于带损伤试件的无损检测。结果表明:试件上翼缘的磁场记忆曲线可以表征试件的弯矩分布情况;通过腹板的磁场记忆曲线及梯度曲线的极值点可以确定试件的应力集中位置;磁场记忆曲线的整体突变现象可以作为构件发生屈曲失稳的危险信号。(4)对于承受弯曲荷载的焊接钢板件,特征参数HP(y)sub在弹性阶段线性减小,而在进入塑性阶段增长迅速,借助HP(y)sub曲线的拐点可以表征焊接试件的受拉面屈服荷载;而特征参数S(HP)曲线存在两个拐点,借助拐点所对应的荷载可以分别确定焊接试件的屈服荷载以及临界荷载,更适用于工程现场的快速诊断。(5)对于承受弯曲疲劳荷载的工字钢梁,建立了表征试件损伤程度的特征参数KD,KD的数值越大,表明试件的疲劳损伤程度越严重。在实际应用过程中,通过对特征参数KD设置阈值,可以避免试件出现疲劳破坏。(6)对于带损伤工字钢梁,特征参数HP(y)max及HP(y)pp能较好的表征试件腹板的弹塑性状态,当两个特征参数曲线出现拐点时,表明试件的应力集中程度及变形程度较大,试件处在失稳破坏的危险阶段。
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