[發明專利]一種磁記憶信號特征研究方法

有效

• 申請號: 201810072229.4
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108280301B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 劉斌;何璐瑤;任建
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: G01N27/83
• 分類號: G01N27/83;G06F30/18;G06F30/20;G06F113/14;G06F119/14
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍

一種磁記憶信號特征研究方法屬于鐵磁性材料的磁記憶信號檢測技術領域，尤其涉及一種基于FLAPW算法的磁記憶信號特征研究方法。本發明包括以下步驟：步驟1）：建立磁力學模型；步驟2）：FLAPW全勢線性綴加平面波法的使用；還包括驗證模型準確性的計算電荷密度及原子磁矩部分。

技術領域

本發明屬于鐵磁性材料的磁記憶信號檢測技術領域，尤其涉及一種基于FLAPW算法的磁記憶信號特征研究方法。

背景技術

管道運輸是國際油氣運輸主要方式之一，具有運量大、不受氣候和地面其他因素限制、可連續作業以及成本低等優點。

油氣長輸管道的安全維護是管道運營的核心問題。從近年來管道事故的分析來看，新建管道事故頻發，此時沒有完全形成管體的宏觀缺陷。常規的無損檢測技術如磁粉、漏磁、渦流和滲透等，在管道的缺陷監測、事故預防等方面發揮了重要的作用，但只能發現已成形的宏觀體積缺陷，無法對因施工、焊接、地基沉降、介質內壓、熱膨脹等因素造成的尚未成形體積缺陷的應力集中區域實施有效的評價，從而無法避免由于應力損傷而引發的突發性事故。應力集中是油氣長輸管道發生突發性事故的重要原因；尤其是新建管道在制管和施工過程中存在大量應力集中區域，有些應力集中區域已經達到臨界屈服點，導致管道投產后突發性事故的發生。磁記憶法可以有效判斷鐵磁性金屬構件的應力集中區域，但是牛頓力學和麥克斯韋方程都沒有關于力磁耦合的詳細闡述，磁記憶信號的力磁耦合機理尚無統一定論，針對磁記憶信號的算法也是該領域的瓶頸問題。

發明內容

本發明就是針對上述問題，提供一種基于FLAPW算法的磁記憶信號特征研究方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案，本發明包括以下步驟：

步驟1)：建立磁力學模型；

鐵磁性材料在外力作用下達到屈服極限的過程是電子殼層從未被充滿，到充滿到一半，再到電子殼層充滿超過一半的過程，該過程中總動量矩表示為：

其中，J為總動量矩，L為軌道總動量矩，S為總自旋矩，n為電子數，N為總粒子數；由公式(1)可知電荷密度分布能表征總動量矩的變化；

根據鐵磁性材料的回轉磁效應，鐵磁性材料的總磁矩和總動量矩有以下關系：

其中，M為鐵磁性材料的總磁矩，g為回轉磁比率為常數，e＝4.8025×10^-10C.G.S.靜電單位，m＝9.1066×10^-28克，為電子的靜止質量，c＝3×10¹⁰厘米/秒，為光速；由公式(2)得出鐵磁性材料的總動量矩與總磁矩成正比關系；

鐵磁性材料的磁記憶信號強度由地磁場磁記憶信號強度以及材料本身磁記憶信號強度組成，即：

其中，B表示鐵磁性材料的磁記憶信號強度，B₀＝μ₀H表示地磁場磁記憶信號強度，B₁＝μ₀M表示材料本身磁記憶信號強度，μ₀表示真空磁導率，H為磁場強度，M為鐵磁性材料的總磁矩，μ指代原子磁矩，i指原子的序號，μ_Bi是指代第i個原子的原子磁矩，V表示的是原子體積；

將公式(2)代入公式(3)，鐵磁性材料的磁記憶信號強度表示為：

結合公式(3)～(4)，總動量矩與原子磁矩的關系表示為：

由公式(4)～(5)得出總動量矩、原子磁矩與磁記憶信號強度的相關性；