21-殘余應(yīng)力磁各向異性檢測儀器校準(zhǔn)規(guī)范

附件3：機械汽車行業(yè)計量技術(shù)規(guī)范項目建議書建議項目名稱殘余應(yīng)力磁各向異性檢測儀器校準(zhǔn)規(guī)范制定或修訂■制定□修訂被修訂計量技術(shù)規(guī)范號計量技術(shù)規(guī)范性質(zhì)□檢定規(guī)程■校準(zhǔn)規(guī)范計量技術(shù)規(guī)范類別■重點□基礎(chǔ)主要起草單位中國礦業(yè)大學(xué)聯(lián)系人劉海順聯(lián)系電務(wù)年限2022-2023年申請經(jīng)費萬元參加單位北京理工大學(xué)、中國兵器工業(yè)第五九研究所具備的特點■安全■節(jié)能■環(huán)?！鲎灾鲃?chuàng)新□其他＿＿＿目的、意義和必要性隨著社會高速發(fā)展和科技不斷進(jìn)步，為保證國之重器和大跨鋼結(jié)構(gòu)的正常使用及安全性、耐久性、整體穩(wěn)定性，需要對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的健康狀況進(jìn)行實時在線監(jiān)測并做出評估，盡早發(fā)現(xiàn)災(zāi)害隱患、及時采取必要的防災(zāi)修復(fù)措施。構(gòu)件應(yīng)力水平準(zhǔn)確檢測是決定結(jié)構(gòu)安全的最重要因素之一，尤其是構(gòu)件關(guān)鍵部位，其受力、變形、損傷、材料特性變化直接影響到整個器件和結(jié)構(gòu)的壽命。磁各向異性應(yīng)力無損檢測技術(shù)能對鐵磁性構(gòu)件應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行實時、無損、便攜測量，引起了國內(nèi)外專家學(xué)者的高度重視，取得了不少研究成果。基于鐵磁性構(gòu)件在應(yīng)力狀態(tài)下磁特性沿方向的變化，中國礦業(yè)大學(xué)實現(xiàn)了對其所處應(yīng)力狀態(tài)的測量。對這些鐵磁性構(gòu)件進(jìn)行的磁激勵，并檢測其發(fā)出的磁信號，根據(jù)磁信號與應(yīng)力的對應(yīng)關(guān)系，結(jié)合力學(xué)解析理論，可以實現(xiàn)對其應(yīng)力狀態(tài)的檢測（如結(jié)構(gòu)的內(nèi)力分布或損傷等），該檢測技術(shù)已經(jīng)在機械工程、壓力容器、能源、石油化工等很多領(lǐng)域獲得初步應(yīng)用。盡管應(yīng)力磁各向異性檢測儀便攜、非接觸、無損傷，但目前仍缺乏統(tǒng)一的評估標(biāo)準(zhǔn)和校準(zhǔn)規(guī)范，測量基準(zhǔn)和標(biāo)定混亂，導(dǎo)致測量重復(fù)性差，嚴(yán)重影響了測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，與其它檢測技術(shù)也難以定量比較，阻礙了這項技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用和推廣。因此，對應(yīng)力磁性檢測儀器校準(zhǔn)方法及計量規(guī)范建設(shè)需求迫切、意義重大，且具有廣闊的應(yīng)用前景和重要的科學(xué)價值。國之重器和大跨鋼結(jié)構(gòu)等鐵磁性構(gòu)件安全性評估迫切需要制定殘余應(yīng)力磁各向異性檢測儀器校準(zhǔn)規(guī)范，這不但有助于提升該類測量技術(shù)的可靠性、準(zhǔn)確性，推動技術(shù)進(jìn)步和發(fā)展應(yīng)用，而且對提高鐵磁性構(gòu)件應(yīng)力檢測水平、促進(jìn)不同測量技術(shù)之間的兼容與協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義。范圍和主要計量特性計量技術(shù)規(guī)范的適用范圍本規(guī)范適用于實驗室和在役鐵磁性構(gòu)件應(yīng)力磁各向異性檢測儀的首次校準(zhǔn)、后續(xù)測試及使用中的檢驗校準(zhǔn)，用以保障設(shè)備定點無損檢測鐵磁性構(gòu)件內(nèi)部（殘余）應(yīng)力的可靠性和準(zhǔn)確性。以典型儀器或?qū)嶒炘O(shè)備（注明儀器型號）為依據(jù)，提出計量特性的技術(shù)指標(biāo)，包括其名稱、測量范圍和最大允許誤差以中國礦業(yè)大學(xué)研制的“MX-59型應(yīng)力磁各向異性檢測儀”為例，主要計量特性的技術(shù)指標(biāo)：1）工作電壓220V，額定功率50W；2）勵磁頻率0~1000Hz，勵磁電流0.3~1.0A；3）信號輸出電壓5V；4）可測樣品大?。洪L、寬不小于50mm；5）應(yīng)力測試誤差：±25MPa；3.以中國礦業(yè)大學(xué)研制的“MX-59型應(yīng)力磁各向異性檢測儀”為例，主要計量標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)指標(biāo)：1）準(zhǔn)確度（示值最大允許誤差）:±25MPa；2）穩(wěn)定度（檢測重復(fù)度）：30MPa；3）靈敏度（分辨力）：±1MPa；4）可靠性（MTBF）：3個月；5）響應(yīng)特性：0～600MPa。4.簡要描述主要計量項目的技術(shù)原理應(yīng)力磁各向異性測量方法主要利用（殘余）應(yīng)力的存在會導(dǎo)致鐵磁性材料的磁導(dǎo)率在各個方向的分布變化，使得某些鐵磁性構(gòu)件的磁導(dǎo)率分布由無應(yīng)力狀態(tài)的磁各向同性轉(zhuǎn)變?yōu)楦飨虍愋誀顟B(tài)，利用研制的測試設(shè)備根據(jù)輸出信號與磁參量及應(yīng)力的對應(yīng)關(guān)系，從而實現(xiàn)應(yīng)力的有效檢測。應(yīng)力磁各向異性測試系統(tǒng)由勵磁系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)、信號處理系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和待測試件等幾部分組成。其中，加載系統(tǒng)對試件施加載荷；勵磁系統(tǒng)主要用于產(chǎn)生穩(wěn)定的激勵磁場；信號采集系統(tǒng)主要用來接收由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的電動勢隨外加載荷的變化；信號處理系統(tǒng)對接收的信號進(jìn)行存儲、處理，得到需要的數(shù)據(jù)，并顯示出來。與其它無損應(yīng)力測量方法相比，磁性應(yīng)力無損檢測法在實踐中表現(xiàn)出很多明顯的優(yōu)點，如響應(yīng)快、測量便捷、價格低廉、使用方便，既可進(jìn)行實驗室研究，也可以進(jìn)行在線在役測量，適用于鐵磁材料構(gòu)件各個階段的應(yīng)力及健康狀況診斷，在鐵磁材料構(gòu)件的疲勞強度和壽命評估中也具有廣闊的發(fā)展空間。水平■國際先進(jìn)□國內(nèi)先進(jìn)國內(nèi)外情況簡要說明與國內(nèi)相關(guān)技術(shù)規(guī)范之間的關(guān)系本規(guī)范的內(nèi)部應(yīng)力磁各向異性檢測儀原理不同于其它磁性檢測方法，如巴克豪森效應(yīng)、磁致聲發(fā)射和磁記憶等，明顯不同之處在于：一是本規(guī)范的儀器通過得到試件磁導(dǎo)率的變化情況來反映其內(nèi)部應(yīng)力的大??；二是本申報儀器規(guī)范的傳感器探頭采用方法不同于其它磁無損檢測方法，所采用的是四極和九極高性能軟磁非晶納米晶傳感器探頭。該技術(shù)規(guī)范屬于國內(nèi)外首創(chuàng)，目前還沒有見到過任何報道。指出是否發(fā)現(xiàn)有知識產(chǎn)權(quán)的問題，或涉及專利的情況：無3.本項目來源主要依托三個國家級科研項目（1）國家科技部NQI專項：多維度應(yīng)力場高準(zhǔn)確度定量表征與測量關(guān)鍵技術(shù)研究（2021YFF0600500）；（2）國家自然科學(xué)基金重點項目：高性能鐵磁性塊體非晶合金的探索與結(jié)構(gòu)性能研究（51631003）；（3）國家自然科學(xué)基金面上項目：礦山支護(hù)磁性無損監(jiān)測及預(yù)警的相關(guān)基礎(chǔ)研究（51074155）。主要起草單位（簽字、蓋公章）