方形钢管应力电学谱纹测试的实验研究

论文摘要

对于服役钢结构,恒载所产生的变形已经完成,采用应变类测试技术已不能检测其实际工作应力,为了丰富钢结构测试技术,通过对被测构件施加外磁场,在钢结构构件上产生感应电动势,利用感应电动势变化来测试构件的应力。前人在这方面已经做了一些探索,并取得了一定的成果,本文在此基础上进行了方形钢管应力电学谱纹测试的实验研究。通过改变磁感线圈的工作频率,改变测点区域的外加磁场,取得在不同频率下应力与感应电动势的实验数据,并绘出反映感应电动势、应力和频率关系的电学谱纹曲线,并对谱纹曲线进行了分析,得出谱纹特征：应力与电学谱纹存在一一对应关系,随应力水平不断升高感应电动势谱纹线逐渐下移；每一应力水平所对应的谱纹曲线规律基本相似,且没有交叉现象；频率一定时,随着应力水平的不断增加,感应电动势不断减小,但每个频率减小的幅度不一样；每条应力谱线都随着频率的不断升高而呈下降趋势,从而使得整个谱纹呈现出下降趋势。本文还建立了在轴向压应力下,方形钢管试件在同一频率状态下感应电动势与应力、感应电动势与应变关系的数学表达式,丰富了前人只在50Hz工频条件下所得出的公式；对方形钢管试件的应力电学谱纹曲线进行了拟合,得出了感应电动势与频率的关系式；利用谱纹特征建立了识别应力的斜率比对方法和感应电动势幅值比比对方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 前人研究工作回顾与现状
• 1.1.1 钢结构发展与检测的重要性
• 1.1.2 钢结构应力测试技术现状
• 1.1.3 测试方法中存在的问题
• 1.2 论文的主要研究工作
• 1.2.1 论文研究目的和意义
• 1.2.2 论文研究方法及拟解决问题
• 1.2.3 论文主要研究内容
• 第二章 钢材应力电学谱纹的理论基础
• 2.1 磁矩与磁化
• 2.1.1 磁矩
• 2.1.2 磁化与磁化强度
• 2.2 磁矩、磁化强度与应力关系
• 2.2.1 应力使磁矩发生的偏转
• 2.2.2 磁化强度与应力关系
• 2.3 钢材感应电动势与应力关系
• 2.3.1 法拉第电磁感应定律
• 2.3.2 涡旋电场与感应电动势
• 2.3.3 感应电动势与应力关系
• 2.4 钢材感应电动势对频率的敏感性
• 第三章 方形钢管应力电学谱纹测试实验系统
• 3.1 电学谱纹测试方法与测试系统
• 3.1.1 电学谱纹测试方法
• 3.1.2 测试系统组成
• 3.2 方形钢管试件及制作
• 3.3 电学谱纹变频测试电路
• 3.4 数据采集系统标定
• 3.5 应力电学谱纹提取
• 第四章 方形钢管应力电学谱纹测试实验
• 4.1 实验准备工作
• 4.1.1 应变片粘贴
• 4.1.2 磁感线圈和触点固定
• 4.1.3 实验绝缘与轴向加载控制
• 4.2 感应电动势随应力变化实验
• 4.2.1 单频感应电动势随应力变化实验
• 4.2.2 变频感应电动势随应力变化实验
• 4.3 方形钢管应力电学谱纹
• 4.3.1 方形钢管零应力电学谱线
• 4.3.2 方形钢管应力标准电学谱纹
• 4.4 方形钢管应力电学谱纹测试数据处理
• 4.4.1 应力感应电动势电学谱纹
• 4.4.2 应力感应电动势幅值比电学谱纹
• 4.5 电学谱纹特征及其变化规律
• 第五章 钢材应力电学谱纹测试结果分析
• 5.1 应力变化对感应电动势影响分析
• 5.2 感应电动势与应变测试结果对比
• 5.2.1 感应电动势与应力应变关系图表
• 5.2.2 感应电动势与应力应变关系特征
• 5.3 不同应力水平电学谱纹特征分析
• 5.3.1 感应电动势与频率关系
• 5.3.2 感应电动势电学谱纹曲线相关性
• 5.4 感应电动势电学谱纹斜率分析
• 5.4.1 感应电动势谱纹斜率
• 5.4.2 利用斜率识别应力
• 5.5 感应电动势幅值比电学谱纹特征识别应力
• 第六章 结论
• 6.1 本文研究结论
• 6.2 钢构件应力电学谱纹测试应用前景讨论
• 参考文献
• 附录A 实验曲线
• 附录B 相关系数表
• 附录C 比对结果
• 致谢
• 个人简历