一种利用Ni-Mn-Ga-Fe-Cu铁磁形状记忆合金微丝的实时拉应力监测方法技术

本发明专利技术公开一种利用Ni

【技术实现步骤摘要】
一种利用Ni
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Mn
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Ga
‑
Fe
‑
Cu铁磁形状记忆合金微丝的实时拉应力监测方法


[0001]本专利技术属于监测工程受拉构件受力情况方面的
，涉及一种利用Ni
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Mn
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Ga
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Fe
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Cu铁磁形状记忆合金微丝的实时拉应力监测方法。

技术介绍

[0002]近年来，国内外桥梁等工程结构的突然破坏和倒塌给人们敲响了警钟，结构安全成为重点关注问题，而实时监测受拉构件的受力状态和使用情况是关系结构安全的极其重要的一步。
[0003]而现有技术中，材料的电磁信号可以较快地响应出结构的变化，但是对于混凝土等不导电材料，就需要借助其他材料的特性来输出信号，同时不对结构造成破坏。
[0004]中国专利CN105818822A公开了基于激光超声法实时监测钢轨温度应力的装置及其方法，脉冲激光器发出脉冲激光作用于钢轨，产生超声波，由激光探针接收超声信号，将测量时间数值传送到处理器，实时准确地监测钢轨温度应力，为钢轨无损检测提供新手段，对保障钢轨安全运行具有重要意义。通过超声信号来监测，适用于导电材料的实时拉应力监测。
[0005]中国专利CN114414359A公开了超高强混凝土高温下单轴受压应力
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应变全曲线测试装置，其给出的是在电液伺服压剪试验机中针对混凝土试块的压应力
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应变全曲线测试，适用于高温损伤的混凝土试块。
>[0006]中国专利CN111257113A公开了混凝土单轴拉伸应力应变全曲线测试方法及测试装置，其给出的也只是针对混凝土试块，并不能够对国内外桥梁等混凝土工程结构的不同受拉力构件实时进行拉应力测量。
[0007]中国专利CN110197015A公开了一种坝基预应力锚索有效拉应力测定方法，通过对引起变形的观测资料的建模分析，从坝基水平位移统计模型中计算出坝基水平位移监测值；通过建立大坝三维有限元模型，计算出相应的坝基水平位移模拟值；采取坝基水平位移监测值与坝基水平位移模拟值相互印证的方式确定拉应力数值，其也不能够对国内外桥梁等混凝土工程结构的不同受拉力构件实时进行拉应力测量。
[0008]综上，在上述应力测量的方式各自存在的技术问题基础上，如何提供一种国内外桥梁等工程结构的拉应力测量方法，特别是混凝土工程结构的拉伸应力的实时测量方法，是本领域亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是如何克服现有技术中的应力测量中存在的只能针对混凝土块进行测量，而不能针对混凝土工程结构的拉伸应力进行实时测量；且应力测量装置为固定结构，大多数为通过各处设置的应力传感器来测量，测量结果不准确，不能对混凝土工程结构整体的拉伸应力进行测量；利用模型和模拟数值测量的拉应力数值并不能够
实时测量。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0011]一种利用Ni
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Mn
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Ga
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Fe
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Cu铁磁形状记忆合金微丝的实时拉应力监测方法，所述实时拉应力监测方法是将Ni
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Mn
‑
Ga
‑
Fe
‑
Cu铁磁形状记忆合金微丝贴附在构件表面或内置于构件中，与构件受同等大小拉应力，在外加磁场的作用下，通过读取Ni
‑
Mn
‑
Ga
‑
Fe
‑
Cu铁磁形状记忆合金微丝的磁电阻曲线的斜率信号，结合使用环境温度和反应马氏体相体积分数，定量标度构件所受应力情况，实现对应力值进行实时监测。
[0012]优选地，所述Ni
‑
Mn
‑
Ga
‑
Fe
‑
Cu铁磁形状记忆合金微丝利用玻璃包覆法制备合金微丝，获得玻璃包覆的表面圆整度好的铁磁形状记忆合金微丝。
[0013]优选地，所述Ni
‑
Mn
‑
Ga
‑
Fe
‑
Cu铁磁形状记忆合金微丝原子百分比为Ni
50
Mn
27
‑
x
Ga
22
Fe
x
Cu1(x＝0
‑
5)。
[0014]优选地，所述Ni
‑
Mn
‑
Ga
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Fe
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Cu铁磁形状记忆合金微丝的直径为50
‑
400μm，长度为100
‑
1000mm。
[0015]优选地，所述定量标度构件所受应力情况是先获得所述Ni
‑
Mn
‑
Ga
‑
Fe
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Cu铁磁形状记忆合金微丝的拉伸应变
‑
电阻曲线，然后分别进行了温度电阻率测试和磁电阻率测试，之后利用磁电阻曲线的线性斜率获得马氏体相体积分数，最后通过马氏体相体积分数与应力应变曲线对应得到应力值。
[0016]优选地，所述拉伸应变
‑
电阻曲线是先选取一段长度为3mm、尺寸均匀的合金微丝进行力学性能表征，然后利用拉伸装置对Ni
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Mn
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Ga
‑
Fe
‑
Cu铁磁形状记忆合金微丝进行轴向应力拉伸循环测得。
[0017]优选地，所述轴向应力拉伸循环：拉伸过程为在上述Ni
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Mn
‑
Ga
‑
Fe
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Cu铁磁形状记忆合金微丝轴向施加拉应力直至马氏体相变完成，然后卸载拉应力直至0MPa，之后再次轴向施加拉应力；如此循环100次，1000次。
[0018]优选地，所述的拉伸应变
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电阻曲线，Ni
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Mn
‑
Ga
‑
Fe
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Cu铁磁形状记忆合金微丝最大输出应变超过13％且完全可回复，循环1000次仍能保持稳定的输出。
[0019]优选地，所述的磁电阻率测试是通过在合金丝上引出四根引线，分别接通电流和电压，施加外加磁场，即利用四端法监测合金微丝的磁电阻率变化。
[0020]优选地，所述Ni
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Mn
‑
Ga
‑
Fe
‑
Cu铁磁形状记忆合金微丝完成力学性能测试之后，利用银胶引线连接合金微丝和电流表、电压表，在外加磁场下，采用四端法测试上述合金微丝的磁电阻温度依赖性和等温磁电阻，获得等温磁电阻曲线。
[0021]优选地，根据等温磁电阻曲线可以得到上述合金微丝在<0.5T的外加磁场范围内，其磁电阻变化率与外加磁场呈现出线性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用Ni
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Mn
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Ga
‑
Fe
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Cu铁磁形状记忆合金微丝的实时拉应力监测方法，其特征在于，所述实时拉应力监测方法是将Ni
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Mn
‑
Ga
‑
Fe
‑
Cu铁磁形状记忆合金微丝贴附在构件表面或内置于构件中，与构件受同等大小拉应力，在外加磁场的作用下，通过读取Ni
‑
Mn
‑
Ga
‑
Fe
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Cu铁磁形状记忆合金微丝的磁电阻曲线的斜率信号，结合使用环境温度和反应马氏体相体积分数，定量标度构件所受应力情况，实现对应力值进行实时监测。2.根据权利要求1所述的利用Ni
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Mn
‑
Ga
‑
Fe
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Cu铁磁形状记忆合金微丝的实时拉应力监测方法，其特征在于，所述Ni
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Mn
‑
Ga
‑
Fe
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Cu铁磁形状记忆合金微丝利用玻璃包覆法制备合金微丝，获得玻璃包覆的表面圆整度好的铁磁形状记忆合金微丝。3.根据权利要求1所述的利用Ni
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Mn
‑
Ga
‑
Fe
‑
Cu铁磁形状记忆合金微丝的实时拉应力监测方法，其特征在于，所述Ni
‑
Mn
‑
Ga
‑
Fe
‑
Cu铁磁形状记忆合金微丝原子百分比为Ni
50
Mn
27
‑
x
Ga
22
Fe
x
Cu1(x＝0
‑
5)。4.根据权利要求1所述的利用Ni
‑
Mn
‑
Ga
‑
Fe
‑
Cu铁磁形状记忆合金微丝的实时拉应力监测方法，其特征在于，所述Ni
‑
Mn
‑
Ga
‑
Fe
‑
Cu铁磁形状记忆合金微丝的直径为50
‑
400μm，长度为100
‑
1000mm。5.根据权利要求1所述的利用Ni
‑
Mn
‑
Ga
‑
Fe
‑
Cu铁磁形状记忆合金微丝的实时拉应...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱洁，高嘉洁，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：