磁应变法测量原理

1、前言：
残余应力的检测随现代工业的发展应运而生,人们更关注其中不损害被检产品的无损方法。在一系列用于钢铁材料的无损检测方法中,新近开发的磁测残余应力法具有很大的优良性。因为总的说来,磁性能的变化易于测量,而且与超声法、X射线法、中子衍射法相比,磁测装置的低成本更能为人接受。磁测法是通过测定铁磁材料在内应力的作用下磁导率发生的变化来确定残余应力的大小和方向的。世界各国都非常注意研究此类方法。众所周知，铁磁材料具有磁畴结构，其磁化方向为易磁化轴向方向，同时具有磁致伸缩性效应，且磁致伸缩系数是各向异性的，在磁场的作用下，应力产生磁各向异性。磁导率作为张量与应力张量相似。本仪器通过传感器和一定电路，将磁导率变化转变为电信号，输出电流（或电压）来反映应力值的变化。在二维应力状态下，电流输出值和应力值同样不存在单值线性关系。经理论分析和试验证明，主应力差和垂直方向电流差有单值的线性关系。通过传感器（探头）在测定处转动三个方向即可找到*大主应力方向和主应力差值，或直接用Icp测定任一点的应力值。
2、磁应变法测量原理
利用铁磁材料磁致伸缩的逆效应，材料在应力作用下，产生磁各向异性，磁导率作为张量和应力张量相似。该方法通过测定磁导率的变化来确定一点的应力状态。通过传感器（探头）和电路将磁导率变化转变为电流量（或电压）的变化，建立应力和电流（或电压）的函数关系，通过电量测量来确定内应力。应力和电流（或电压）之间不存在单值的函数关系。但是，平面应力状态，主应力方向输出的电流差和主应力差有单值的线性关系，其表达式：

3、磁测应力灵敏系数 的确定
灵敏系数可通过单向拉压或四点弯曲试验确定。为消除边界对测量结果的影响，试样的宽度应大于三倍探头的尺寸，试样长宽比取6较适宜。标定试样，选择与被测材料同样化学成分和同一热处理状态的无内应力材料制成。通过标定，可等到图I的曲线。

直线的斜率即为 值， 值可用*小二乘法计算

4、磁测主应力的确定
   已知各测点的主应力差和主方向角，用切实力差法分离主应力。任意一点p的主应力分量；

5、磁测残余应力的三维测量
根据趋肤效应，磁通浸透深度可由下式确定：

       改变f可测得不同层深的残余应力加权平均值。用数学的方法可求得沿层深的梯度，分析和计算用专用的软件JH-80磁测法应力计算.EXE,由计算机完成。必要时，根据空间问题的三个微分平衡方程，可求得任一点另外三个应力分量因z=0界面处，对于浅表层内，该三个应力分量一般很小。
      原苏联F.T.opexoB1974年用磁测法测定了焊接园盘残余应力的分布，日本的吉永等在1977年测定了对焊接试板残余应力分布，日本北川等人测定过焊接箱形梁的残余应力，美国人曾用来测定大炮炮筒的内应力。