基于力磁效应的角焊缝缺陷检测实验与有限元仿真对比研究
The Contrastive Study between Defect Detection of Fillet Weld Based on Magnetic Memory Testing and Finite Element Simulation
角焊缝是一种在钢结构中应用广泛的焊缝,常常工作在极其恶劣的环境中,容易发生损伤造成安全事故,因此对角焊缝的检测显得尤为重要.金属磁记忆技术是一项新的无损检测技术,既能检测宏观损伤,还可检测隐性损伤.本文将磁记忆技术应用到角焊缝检测中,通过实验和有限元仿真等方法分析了角焊缝处的磁记忆信号变化规律.在理论分析的基础上,对相交管道和压力容器的角焊缝磁记忆检测实验,结果表明:随着内压的增大,角焊缝缺陷附近的法向磁记忆信号和切向磁记忆信号峰峰值和梯度值均在不断增大.对于相交管道角焊缝而言,相比于直焊缝,斜焊缝的峰峰值较大,说明随着角焊缝角度的减小,其峰峰值不断增大,损伤程度加剧.通过ANSYS有限元软件对内压作用下的角焊缝实验进行有限元模拟,得出不同状态下的角焊缝的应力分布并进行力磁耦合.由于ANSYS不能直接模拟力磁耦合,因此需找一种合理的力磁耦合模型和方法来进行ANSYS分析.本文首先利用ANSYS对角焊缝进行应力分析,得到不同内压下的应力分布,然后通过能量守恒原理推导得出应力与磁导率的等效关系,从而将力磁耦合问题转化为ANSYS磁场分析问题,进而得出不同应力下的磁感应强度分布情况.最后将有限元仿真结果与磁记忆检测实验结果进行对比,得出磁记忆实测曲线与有限元仿真的磁感应强度分布曲线是一致的.最后通过现场角焊缝磁记忆检测表明磁记忆检测可以应用于工程实际,促进了角焊缝磁记忆检测领域的发展.
- 作者：
- 武文仲
- 学位授予单位：
- 东北石油大学
- 专业名称：
- 机械工程(专业学位)
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 邢海燕；刘春雷
- 中图分类号：
- TG441.7
- 关键词：
- 力磁效应；角焊缝；缺陷检测；有限元仿真
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