钢结构材料应力感应电动势变频测试研究

论文摘要

随着国民经济的发展和综合国力的增强,钢结构在工程建设中得到了越来越广泛的应用,在工程建设和使用过程中发生的事故教训使人们不断探索各种检测方法。在钢结构检测中构件应力量测是了解结构工作状态和强度储备的重要手段。目前,钢结构构件应力检测方法主要分为常规无损应力检测和有损应力检测。近些年来,将电磁方法运用到应力检测的研究中也得到了一定的发展,但在一定程度上还存在着局限和不足,基于此,本文进行了钢结构材料变频条件下的应力电磁效应试验研究。根据力学原理和电磁学理论,探索传感器通电频率和构件感应电动势的内在理论关系。建立变频条件下的应力电磁效应试验系统,通过改变电感线圈的频率,改变试验试件的外加磁场,在不同应力状态取得电感线圈通电频率和感应电动势的关系。试验结果表明：钢棒试件在零应力状态下,随着频率的增大,感应电动势不断减小,在非零应力状态,随着频率的逐渐增大,存在感应电动势呈先增大后减小,以及一直呈下降趋势两种情形。钢棒试件感应电动势按传感线圈电流输入频率排列,形成感应电动势谱纹；随着应力水平升高感应电动势谱纹逐渐上移,每一条谱纹对应着一个钢棒应力水平,从而获得不同应力下由多条谱纹组成的应力感应电动势谱族。通过对钢结构材料在变频条件下的应力电磁效应试验研究,获得了传感线圈通电频率、应力和感应电动势三者之间初步的试验结果,为进一步的深入研究打下了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外研究现状与分析
• 1.2 本论文的研究工作
• 1.2.1 论文研究方法及拟解决的问题
• 1.2.2 论文主要研究内容
• 第二章 基础理论
• 2.1 稳恒磁场
• 2.1.1 电流的磁效应
• 2.1.2 稳恒磁场和毕奥—萨伐尔定律
• 2.1.3 载流螺线管上的磁场
• 2.2 电磁感应
• 2.2.1 电磁感应定律
• 2.2.2 感应电动势和涡旋电场
• 2.2.3 电子磁矩和磁矩偏转
• 2.3 频率与感应电动势的关系
• 2.3.1 线圈自感与感抗
• 2.3.2 频率与感应电动势
• 第三章 应力感应电动势变频测试试验系统建立
• 3.1 实验系统的组成
• 3.2 变频电路的制作
• 3.3 试验试件的选用
• 3.4 放大电路的组成
• 3.5 数据采集系统的组成
• 3.6 数据采集系统标定
• 第四章 钢结构材料变频应力感应电动势实验
• 4.1 实验准备工作
• 4.1.1 变频电路的调试
• 4.1.2 试件加工与处理
• 4.1.3 数据采集系统的调试
• 4.1.4 应变检测系统的调试
• 4.2 钢结构材料变频条件下应力电磁效应实验过程
• 4.3 试验数据及图表
• 第五章 试验数据处理与分析
• 5.1 钢结构材料感应电动势随频率变化关系分析
• 5.2 单频测试感应电动势随拉应力变化关系
• 5.3 应力感应电动势幅值比谱纹提取
• 5.4 依据感应电动势谱纹的应力识别方法
• 第六章 结论
• 6.1 本文研究的结论
• 6.2 变频应力电磁效应研究应用前景讨论
• 附录
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历