近年来,随着科学技术的的不断进步和社会经济的飞速发展,大跨空间钢结构和大跨度钢桥梁的研究与应用已日趋广泛。然而,由于大跨钢结构的受力与构造较复杂,加之在其服役期间内要受到设计荷载、施工质量及环境与人为等各种因素的作用和影响,结构材性将发生变化,同时也不可避免地产生一些损伤,使得其健康状况不断恶化,严重者其内力与变形将可能超限,从而威胁整个结构的正常使用和安全。因此,研究大跨钢结构实时无损健康检测的新理论与新技术将具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文从一个新的角度,研究了大跨钢结构磁性无损健康检测的基本理论和工程应用技术,其主要内容有: 根据铁磁学的相关理论,系统分析了铁磁材料的磁畴结构。同时根据能量最小原理,从理论上分析了磁畴结构存在的微观机理以及影响磁畴结构运动、变化的主要因素,得出了应力的存在将影响磁畴的形状、大小和搭配方式等结论。从铁磁晶体的微观机理出发,研究了应力对磁畴和磁畴壁的影响,发现应力影响磁畴结构的本质是由于应力的作用使得铁磁晶体增加了应力能和磁弹性能,体系为了达到新的平衡,导致了磁畴结构变化,并研究了应力与铁磁晶体磁特性之间的基本规律。 利用ANSYS有限元分析程序,对有应力和无应力作用下钢筋的磁滞回线进行对比,及钢筋在饱和磁化时应力对磁滞回线的影响,初步得到在磁场作用下,钢筋应力与磁特性参数之间的定性关系。 通过上述研究,并结合技术磁化理论,初步建立了应力与磁导率之间的变化关系,并根据对铁磁材料磁滞曲线ANSYS有限元分析结果的研究,得出了应力与其磁特性变化的一般规律,为进一步研究和工程应用奠定了理论基础。