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金属材料经过冲压成型、表面热处理等制造工艺后,表面一般存在残余应力、塑性应变。对零部件表面应力/应变分布的无损检测,可为材料成型制造及表面热处理的质量控制提供重要依据。由压阻、磁-机械等物理效应可知,金属材料的电磁参数(如电导率、磁导率)与应力/应变间存在关联。涡流法可以测量材料表面/近表面电导率、磁导率的分布情况,因此利用涡流检测线圈的阻抗变化能够反映材料表面的残余应力或塑性应变分布。 本文主要研究典型金属材料弹塑性变形过程的涡流检测方法,以及研制具有工程应用潜力的便携式检测装置。主要的研究内容包括: (1)基于矢量伏安法的涡流阻抗测量装置研制。采用改进的矢量伏安法,基于TiePie-HS3型信号发生与采集装置,开发出一套应力/应变的涡流测量装置。通过优化测量电路与检测参数,该装置对典型传感器阻抗曲线的测量结果与高端商用仪器Agilent-4294b型阻抗分析仪的测量结果较为接近。利用该装置可以进行涡流阻抗参数与应力/应变关系的标定实验,以及应力/应变的在线测量。 (2)典型铁磁/非铁磁性材料拉伸变形弹塑性阶段的涡流阻抗测试与对比。分别针对细直杆与平板拉伸试件,制作专用传感器,测试得出45号钢、LY12铝合金两种材料在弹塑性变形阶段,多项涡流阻抗参数与应力/应变的标定方程。对于平板拉伸试件,还对比分析了横、纵两个方向在弹、塑性阶段的涡流阻抗变化规律。 (3)平板拉伸试件残余塑性应变的涡流检测试验。制备残余塑性应变不同的45号钢、LY12铝合金两类平板试件,测量得到的各向涡流阻抗分布结果表明:涡流阻抗参数可以对残余塑性应变进行定量表征。