バルクハウゼンノイズ磁気センシングを用いた鋼構造用高力ボルトの緩み評価

利用巴克豪森噪声磁传感评估钢结构高强度螺栓的松动

• 批准号: 21K04246
• 负责人: 山浦 真一
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Osaka Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04246/
• 关键词: バルクハウゼンノイズ; 非破壊検査; 高力ボルト; 鋼構造

本研究では、橋梁等に使用する高力ボルトの締付状態を磁気バルクハウゼンノイズを用いて評価し、被災による過大な荷重・高温や経年劣化による鋼構造高力ボルト継手部の締結力低下を簡便迅速に判断する非破壊検査手法の確立を目指す。磁性材料が磁化する際の磁壁移動に伴って発生するバルクハウゼンノイズ信号が応力に敏感であることに着目し、ボルト部（およびその近接部）の高応力分布領域からのバルクハウゼンノイズ信号を検出し、信号中に含まれる周波数成分から応力信号成分および各種材料欠陥・材料組織由来の信号成分を分離してそれぞれの分布状況を高精度に推定することで、簡便迅速かつ非破壊・低コストな高力ボルトの緩み評価技術の確立を目的としている。今年度（2022年度）は、鋼材内の応力状態がバルクハウゼンノイズに及ぼす影響を調べるため、Fe-Co-V磁性鋼材丸材に引張応力および曲げ応力を加え、バルクハウゼンノイズ信号との関係を調べた。鋼材丸棒の内側にノイズ検知用の銅エナメル線を巻き、その両側に励磁用の銅エナメル線を巻いて固定した。引張応力については、鋼材丸棒を垂直にして上端を固定し、下端に重りを吊り下げて引張応力を印加した。一方、曲げ応力については、鋼材丸棒を水平にして両端支持とし、棒材の中央に重りを吊り下げることによって曲げ応力を印加した。その結果、引張応力が増加するにつれて、バルクハウゼンノイズ実効電圧は上昇した。曲げ応力の場合は、曲げ応力が増加するにつれて、バルクハウゼンノイズ実効電圧は減少した。通常、ボルトを締めた時にはボルト軸には引張応力が加わるので、ボルトを締め付けてボルト軸力（引張応力）が増加すると、バルクハウゼンノイズ実効値は上昇することが分かった。この結果は、前年度の実験結果とも一致するものであった。

在这项研究中，我们旨在建立一种非破坏性检查方法，以使用磁性barkhausen噪声来评估用于桥梁等的高强度螺栓的紧绷状态，并轻松，快速地确定由于过度的高度，高温，高度的高度降低，高强度的螺栓固定螺栓固定功率的降低。目的是通过检测来自螺栓部分的高压力分布区域（及其接近性），并分离出各种材料缺陷和材料结构的频率，并将频率分配的频率分配得出的频率和材料的分离，从而将频率的分配得出的频率分配和估算出的频率分布，并将其分配到各种材料的范围内，并将其分配到每个频率的分布中，并且将频率分配的频率分配到每个频率，并且包含每个频率的分布，则估算出估算的频率和材料的分布，从而，建立了一个简单，快速，无损，低成本的高力螺栓松动技术（及其接近性），并将其分配到每个频率的分布中，并且估算出估算的频率和材料结构，并将其分开，并将其分离出来。在今年（2022）中，为了研究钢内应力条件对Barkhausen噪声的影响，将拉伸应力和弯曲应力应用于Fe-Co-V磁性钢圆形材料，并检查了与Barkhausen噪声信号的关系。一条用于噪声检测的铜搪瓷电线在钢圆条的内部周围缠绕，并在两侧周围缠绕以激发铜线以固定它。关于拉伸应力，将顶部边缘用钢圆条垂直固定，并将重量悬挂到底部边缘以施加拉伸应力。另一方面，通过将圆形钢棒放在两端并将重量悬挂在杆的中心以施加弯曲应力来施加弯曲应力。结果，随着拉伸应力的增加，有效的Barkhausen噪声电压增加。在弯曲应力的情况下，随着弯曲应力的增加，Barkhausen噪声有效电压降低。通常，当拧紧螺栓时，将拉伸应力施加到螺栓轴上，因此已经发现，当拧紧螺栓并且螺栓轴向力（拉伸应力）增加时，有效的Barkhausen噪声值会增加。该结果与上一年实验的结果一致。

项目成果

鉄系材料の磁気バルクハウゼンノイズの微細組織・応力依存性

黑色金属材料中磁巴克豪森噪声的微观结构和应力依赖性

• 发表时间: 2023
• 作者: 松岡朋輝;山浦真一
• 通讯作者: 山浦真一