基于逆磁致伸缩效应的铁磁构件应力检测方法研究

洪 利，尚鲁龙，邱忠超，李亚南，韩智明

(1.防灾科技学院电子科学与控制工程学院，河北廊坊 065201； 2.中国人民解放军66133部队，北京 100043)

0 引言

铁磁材料在热处理和使用过程中，应力集中会使材料产生疲劳裂纹，并逐渐累积形成宏观缺陷，引起铁磁构件断裂，应力是导致机械结构和设备失效乃至发生重大事故的重要原因之一[1-2]。对铁磁构件的应力集中程度进行现场快速检测和评定，及时准确找出最危险的应力集中部位，对设备的安全性进行准确评估，进而防止灾难性事故发生[3-4]。

磁各向异性法是利用铁磁材料的磁各向异性进行应力测量的方法，即当一点存在应力时，材料的磁导率由宏观磁各向同性变为磁各向异性，测量时传感器与材料表面构成的磁回路磁通各异，用输出的磁信号的差异来反映应力的变化情况[5-6]。相比于传统应力检测方法，磁各向异性法不需要耦合剂，既可以与被测材料接触也可以不接触，可以对处于高温、高速环境下的材料进行检测[7-8]。

针对铁磁构件应力难以检测的问题，提出基于逆磁致伸缩效应的方法对应力进行检测。基于铁磁材料的逆磁致伸缩效应，研制出一种磁各向异性六极探头传感器，并通过对铁磁平板试件单向静载拉伸实验验证其有效性。

1 逆磁致伸缩效应检测原理

在压力、拉力或扭转力等外力状态下，铁磁材料磁化状态发生变化的现象称为逆磁致伸缩效应[9-10]。研究结果表明，磁输出信号与残余应……