结构疲劳会导致产品失效，进而造成重大事故。据统计，每年欧洲因早期断裂造成的经济损失约800亿欧元，而美国更是高达1 190亿美元，其中95%是由于疲劳原因所致。疲劳断裂通常是无明显前期征兆而突然发生的，所以危害极大；且机械设备在服役一段时间后，每个部件表现出不同的受损程度，因此需要进行切实可靠的检测评价。无损检测是与产品服役安全密切相关的重要技术手段，是工业发展中不可或缺的有效工具，在产品出厂质量检验和在役设备、构件安全评价检测等方面发挥着极其重要的作用。

金属磁记忆技术作为近年来迅速发展起来的一种新兴无损检测方法，在发现铁磁设备或构件的早期损伤方面具有极大的优势，已在油气管道[1]、压力容器[2]等领域得到广泛应用。但由于该方法的物理机制和损伤特征尚未建立统一定论，目前仅局限于定性分析，因此针对疲劳载荷下的磁记忆效应宏微观机理研究具有十分重要的理论价值和工程意义。

1 宏观磁效应研究进展

1.1 疲劳试验

国内外学者开展了大量的疲劳试验研究，包括拉-拉/压疲劳、弯曲疲劳及扭转疲劳等，其中拉-拉疲劳是应用最为广泛的一种疲劳试验。Dong L等分别对45#钢预制缺陷试件与光滑试件进行拉-拉疲劳试验，得到试件表面磁记忆信号的变化规律，认为有望通过建立磁记忆信号峰峰值与疲劳裂纹长度之间的关系模型来实现对剩余寿命的定量评估[3]。徐明秀等设计了Q235钢拉伸疲劳试验，研究了疲劳加载过程中切向磁信号与材料微观形貌和塑性应变之间的变化关系[4]。王翔等对48MnV钢试件进行了拉-压疲劳试验，通过研究试件疲劳过程中金属磁记忆信号的变化情况，得出在材料疲劳过程中磁信号有振荡、突变和收敛三大规律[5]。钱正春等对比探讨了压缩和拉伸疲劳载荷对Q345钢试件磁记忆信号变化规律的影响，观察比较了二者之间的区别与联系，并从位错与磁畴的角度对循环载荷下磁记忆信号的变化规律进行了解释[6]。

对于弯曲疲劳试验，Xu M等对中间预制环形沟槽的45#钢圆杆试件进行了高载旋转弯曲疲劳试验，研究了疲劳过程中被测试件表面的磁信号法向分量分布变化情况[7]。范军锋对48MnV钢曲轴试件进行了弯曲疲劳试验，研究了曲轴弯曲疲劳寿命和磁记忆检测参数间的映射关系[8]。王翔等对退役曲轴进行了拉-压疲劳、弯曲疲劳和扭转疲劳试验，在剩余疲劳寿命评估方面做了大量工作[9,10]。

可见，磁记忆信号可以用于反映疲劳损伤的演化过程，但是不同损伤程度的磁信号定量表征方法和断裂前的特征信号捕捉还有待进一步的研究。

1.2 宏观磁效应模型

近年来，在宏观磁效应模型研究方面国内外学者提出了不同观点，但实质均为力磁耦合效应。

磁力显微镜法是Martin Y和Wickramasinghe H K于1987年在原子力显微镜的基础上提出的一种磁力显微技术[23]，虽然操作复杂、设备昂贵、扫描范围通常不超过20μm，但分辨率极高、不受温度和外场限制、灵敏度较高。

Doubov A A认为金属构件在受外磁场(如地磁场)和工作载荷的共同作用时，在应力和变形集中区域内将会发生具有磁致伸缩性质的磁畴组织不可逆的定向的重新取向，进而产生自有漏磁场效应[11]。

Jiles D C和Atherton D L在研究力磁关系时提出了接近原理的概念和应力等效场理论，随后进一步发展了J-A理论模型[12,13]。该模型被大量学者所证实[14]；之后，又不断被修正、完善，并推广应用[15]，现在已成为磁记忆效应理论分析的重要依据之一。然而J-A理论模型只适用于弹性阶段，而且对应的是均匀应力场状态。

(2)听觉障碍课程设计。听觉障碍相对于视觉障碍来说，网络课程的设计相对简单一些，在网络课程设计时有以下几点需要注意：①配备专门的手语教师；②在网络课程下方配有相对应的解释说明字幕。

国内学者在宏观磁效应模型研究方面也取得了一些成果，并提出了相关理论，如应力磁化理论和电磁感应学说。

1959年，Lang A R率先使用X射线衍射法观察磁畴，该方法分辨率较高，能同时观察磁畴、位错和其他缺陷，但操作十分复杂[21]。

电磁感应学说从电磁学角度解释了在电磁感应作用下，应变引起通过铁磁性材料试件的磁通量发生变化，进而产生感生电流，引起试件自发磁化[17]。

1.3.2.3 运动干预指导管理 合理的运动是提高冠心病病人身体机能的有效途径，但冠心病病人要避免竞争性较强的文娱活动，要注意运动的时间、节奏和运动的强度，注意保持平和心情状态。运动的方式主要是以有氧运动为主，注意运动的环境，保持运动场所空气新鲜，适当的运动有利于提高心肌的修复，促进侧支血管循环形成[4] 。运动过程中出现身体的异常变化，如意识、头部感官、心律、视力等情况的变化，应立即停止运动，情况严重者及时就医。

磁畴是指铁磁体材料在自发磁化的过程中为降低静磁能而产生分化的方向各异的小型磁化区域，每个区域内包含大量原子，这些原子的磁矩就像一个个小磁铁一样整齐排列，但相邻的不同区域之间的原子磁矩排列方向不同。磁畴的精细结构和其运动变化方式是磁性材料宏观磁性能的主要决定因素，因而对磁畴形状、分布、大小及其变化规律的观察是一个十分重要的研究课题。磁畴根据其结构可分为片形畴、封闭畴、磁泡畴、棋盘畴、波纹畴以及相关的多种衍生畴等。

科研成果转化是否成功的关键在于科研成果质量和转化机制两个方面。其中，科研成果的质量主要由科研成果持有人的态度与行为决定。而有效的转化机制则需要对科研成果持有人、高校与企业三方的偏好、成本与预期收益进行科学分析；转化机制反过来又影响科研项目持有人的研究态度与行为，进而影响科研成果质量。

2 磁记忆效应微观机理研究进展

2.1 磁畴观察方法

研究学者们从各自不同的角度对磁记忆效应的产生机理进行了解释，尽管对于宏观磁效应的研究已有一些探索，但目前各种学说并存，迄今为止尚未形成较为严密和完整的理论体系。

1919年，Barkhausen率先证实了磁畴的存在，发现磁化过程并不是一个连续的过程，并利用磁滞曲线的方式将它描绘出来。1931年，Sixtus和Tonks的实验结果指出，磁化过程与两个相邻磁畴间的畴壁性质有关。1932年，Bloch F分析了磁畴的转变过程，发现由于Heisenberg交换的相互作用，畴壁必须存在数百个晶格常数的间距，而不是突然的转变，较宽的畴壁可以有效减弱局域不均匀性的影响[18]。1975年，Landau L D和Lifshitz E M对铁磁材料的磁畴壁能进行了计算，提出磁畴的存在是总能量极小化的结果，并首次给出了实际的磁畴模型(图1)[19]。

  

图1 磁畴模型

磁畴观察方法有很多种，如粉纹法、电子全息法、X射线衍射法、磁光效应法及磁力显微镜法等[20]，每种观察方法的优缺点与适用范围各不相同，对比见表1。

 

表1 磁畴观察方法对比

  

方法对磁场的敏感性实验成本样品制备难易程度粉纹法非常好低中电子全息法非常好非常高非常高X射线衍射法不好极高中磁光效应法一般中难磁力显微镜法好中低

粉纹法是一种最古老的磁畴观察方法，本身虽然存在诸多不足，但因成本低廉、操作简单而被沿用至今。

电子全息法可在不同外场和温度下对磁畴的精细结构进行观测，但需要掌握相关基础知识。

应力磁化理论认为在外应力的作用下，试件产生磁致伸缩，引起磁畴壁移动，改变其自发磁化的方向以增加磁弹性能，进而抵消应力能的增加，从而影响试件在外磁场环境中的磁化状态[16]。

19世纪50年代，Williams率先提出使用磁光效应法研究钴的磁畴结构，Fowler C A和Fryer E M在此基础上进一步发展了该技术[22]。磁光效应法不受温度限制，可以观察畴壁较厚的物质和动态的磁化过程。然而该方法属于光学方法，受光学镜片的限制而导致分辨率较低，且表征磁畴不够简便，故应用较少。

在水利水电工程建设项目实施过程中，不论是国家投资的公益性工程还是企业集资兴建的经营性工程，建设方（项目法人）都希望工程质量能得到充分保证，以确保工程运行安全，获得较好的工程效益。笔者通过20多年的质量监督工作实践认为，工程建设质量管理应从招标承建单位的选择入手，选取优秀的施工承建单位，这是保证工程建设质量的基础条件。

“新秩序”时期印尼华文教育政策由管制转为打压的原因如下：苏加诺总统提出的“NASAKOM”引起国内争议；以1965年“9·30”政变为标志，军方根据苏哈托的命令在全国策动反共运动。苏加诺被逼下台，苏哈托就任总统后，印尼华人一概被认定为是共党分子。针对印尼共进行全国大清洗后，政府对印尼华人采取同化政策，严厉打压华校、华人社会组织、华人报刊，将华人民族语言与文化非法化，使印尼华文教育停滞32年，华人在主流社会长期遭到歧视。

2.2 磁记忆效应微观机理

磁记忆技术发展时间较短，其微观物理机制尚不明确。长期以来，国外诸多学者在磁机械效应、磁滞特性、磁化特性和应力对磁特性的影响方面做了大量研究工作[24]。Zhu B等从磁畴和能量的角度建立了磁特性与应力的微磁模型，研究了在外应力作用下磁矩的变化规律[25]；Sukegawa T和Uesaka M通过对带有小孔的平板进行疲劳实验，研究了在不同外加磁场作用下和无磁场作用时磁导率的变化规律[26]；Kaleta J和Wiewiórski P通过对纯镍平板进行疲劳试验，获得了在没有外磁场情况下应力与磁场强度和磁感应强度间的关系[27]；Yamasaki T等在1A/m的弱磁场下观测了磁畴在应力下的变化规律[28]；Notoji A等观察了铁磁材料在仅被施加应力载荷时表面出现的楔形磁畴[29]。

傣锦常用于衣料、筒裙、被面、床单、挂包、赕佛上。其构图简洁，设色大胆,保持了其浓郁的生活化和直接而淳朴的意境。多用深红、桃红、紫黑、墨绿、橘黄、柠檬黄等颜色，锦面色调活泼鲜丽，富有浓郁的民族气息和西南边陲热带雨林特色。

在我国，董丽虹等借助磁力显微镜对拉伸载荷作用下的磁畴结构变化进行了观测[30]。任吉林等采用粉纹法观察铁磁材料在地磁场环境中受不同应力作用时的磁畴组织变化规律，并建立了基于磁记忆检测信号的损伤参量模型[31]。刘昌奎等通过对18CrNi4A钢试件在低周疲劳条件下的磁信号变化规律进行研究，建立了疲劳损伤模型[32]。冷建成等通过对疲劳损伤全过程进行监测，分析了疲劳损伤条件下的动态发展全过程，为疲劳寿命的早期预测提供了新思路[33]。张鸥等改进了磁流体制备方法，并使用粉纹法进行磁畴观察，对比分析了不同疲劳周次对磁畴的影响[34]。

另一方面，有学者试图从量子力学微观理论的角度来解释磁记忆效应，Yang L J等采用基于密度泛函理论的第一性原理研究了力对铁磁材料磁性能的影响，定量计算了磁记忆效应的力磁耦合关系[35]。

根据公式1可以知道随着模型复杂度的提升，即弱分类器数量增加，集成模型的准确度即系统的偏差会降低，但同时系统间基分类器预测值间的方差将会增大，导致系统的预测误差会提升。在实际集成学习中，模型复杂度过高会导致过拟化，即模型在训练样本中有很好预测精度，在应用数据或训练样本中表现一般，如果模型复杂度过低则会导致欠拟化[20]。图3分析了集成模型在训练样本和测试样本中的预测误差。

综上所述，在磁记忆效应的宏观试验研究、微观机理等方面国内外研究学者们虽然进行了深入的探讨，但产生机制尚不明确。同时，由于磁记忆信号较微弱、易受外界因素影响，长期以来磁记忆检测技术多限于定性分析，定量评价有待改善，因而影响了该技术的发展和工程应用，其物理机理的确定、定量评价方法的建立仍需要进一步深入研究。

3 结束语

目前，磁记忆的研究偏重于实验结果的总结和应用技术的开发，在磁记忆的宏微观理论方面尚未完善，而磁记忆的物理机制是磁记忆检测的根本。可见，磁记忆技术目前最急需解决的就是机理问题，而研究疲劳载荷下的磁记忆效应机理是推进这项技术应用、发展的关键任务，尤其是：建立不同循环寿命下宏观磁信号与微观磁畴之间的对应关系；通过在线实时跟踪监测危险区域的磁信号变化，建立相应的机理模型，以预测或发现失效断裂前的早期损伤信号特征。

参 考 文 献

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