[發明專利]單軸拉伸磁記憶無損檢測實驗的虛擬實驗教學系統及其操作模式

有效

• 申請號: 202011367761.2
• 申請日: 2020-11-28
• 公開（公告）號: CN112631420B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 時朋朋;郝帥;梁添壽;李果;陳洪恩
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: G06F3/01
• 分類號: G06F3/01;G06Q50/20;G09B5/06
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

1.單軸拉伸磁記憶無損檢測實驗的虛擬實驗教學系統，其特征在于，包括計算機平臺(1)、VR眼鏡(2)和手套(3)；

所述VR眼鏡(2)通過導線與計算機平臺(1)連接，VR眼鏡(2)的側邊連接耳機(4)一端，手套(3)一端通過導線與計算機平臺(1)連接；

所述拉伸試驗虛擬機和磁記憶無損檢測虛擬操作顯示系統(5)包括基于力磁耦合本構理論和磁記憶微磁信號計算模型所提供的鐵磁材料表面虛擬磁記憶信號實時計算程序(6)；所述鐵磁材料表面的虛擬磁記憶信號實時計算程序(6)用于根據虛擬場景下磁記憶無損檢測探頭的位置，實時計算檢測探頭(8)測量得到的磁記憶檢測虛擬信號；

所述鐵磁材料表面的虛擬磁記憶信號實時計算程序(6)具體計算方式如下：

對于單軸拉伸分析沿拉伸方向的材料磁化狀態的變化，在恒定的磁場和等溫環境下，各向同性鐵磁材料承受外部載荷作用下其磁化強度發生變化，力磁效應平衡狀態下，鐵磁材料的磁化狀態表示為

式中：M_an為非磁滯磁化強度，M_s為材料飽和磁化強度，H_total為等效場強度，a為磁化模型參數，單位為A/m；

鐵磁材料在外力和磁場聯合作用下的有效場H_total表示為環境磁場、退磁場和應力等效場的和，即

H_total＝H+αM+H_σ (B)

式中：H為外加磁場，αM為反映磁疇間作用的等效場，H_σ為外加載荷誘導的應力等效場，M為磁化強度；

鐵磁材料的磁致伸縮是材料的偶函數，所述鐵磁材料的磁致伸縮表示為

式中：ΔM＝|M|-M₀，ΔM_s＝M_s-M₀，λ為磁致伸縮應變，σ為應力，σ_s為屈服應力，β表征應力磁化效應的強度，λ_s為飽和磁致伸縮應變，M₀是應力相關的飽和壁移磁化強度，M_ws是無應力作用情況下飽和壁移磁化強度，k為磁致伸縮應變下降段和飽和磁致伸縮量的比值，θ為跳躍函數；

磁彈性等效場可表示為磁彈性能密度函數關于磁化強度的微分，即

其中μ₀為真空磁導率。

2.根據權利要求1所述的單軸拉伸磁記憶無損檢測實驗的虛擬實驗教學系統，其特征在于，所述計算機平臺(1)中配置拉伸試驗虛擬機和磁記憶無損檢測虛擬操作顯示系統(5)以及鐵磁材料表面的虛擬磁記憶信號實時計算程序(6)；

所述計算機平臺(1)用于提供拉伸試驗中實驗數據分析、磁記憶無損檢測中鐵磁材料表面的虛擬磁記憶信號實時分析；

所述VR眼鏡(2)用于提供實時虛擬操作界面，手套(3)結合VR眼鏡(2)用于實現在虛擬實驗操作界面中還原手部動作，所述耳機(4)在將實驗過程中的操作信息播放給操作人員；

所述拉伸試驗虛擬機和磁記憶無損檢測虛擬操作顯示系統(5)用于提供材料的虛擬拉伸實驗和鐵磁材料的虛擬磁記憶檢測實驗。

3.根據權利要求1所述的單軸拉伸磁記憶無損檢測實驗的虛擬實驗教學系統，其特征在于，所述的拉伸試驗虛擬機和磁記憶無損檢測虛擬操作顯示系統(5)包括虛擬磁記憶檢測系統，所述虛擬磁記憶檢測系統包括被測試樣(7)、檢測探頭(8)、虛擬磁記憶信號檢測儀(9)和虛擬實時顯示設備(10)，檢測探頭(8)一端連接在虛擬磁記憶信號檢測(9)一端，虛擬磁記憶信號檢測儀(9)另一端連接在虛擬實時顯示設備(10)一端,所述檢測探頭(8)用于檢測被測試樣(7)。