铁磁性材料热老化磁声复合检测技术研究及仪器研制

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11772014
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    94.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0812.实验固体力学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The primary coolant pipes of nuclear power plants and the ultra-supercritical thermal power generating units are mainly made of ferromagnetic materials. The service life and structural safety of ferromagnetic materials will be directly affected due to thermal ageing as long-term work under high temperature and high pressure. Limited parameters can be extracted to characterize thermal ageing of ferromagnetic materials by using existed nondestructive testing methods and therefore these methods cannot meet the needs of engineering testing. In this project, based on electromagnetic acoustic transduction mechanism, a magneto-acoustic compounding inspection technique is proposed for nondestructive evaluation of thermal ageing of ferromagnetic materials. Thermal ageing of ferromagnetic materials is characterized by material mechanical properties including hardness, yield strength and fracture toughness. Combining the effect of the Lorentz force mechanism and the magnetostrictive effect mechanism, the properties of the electromagnetic acoustic transduction characteristics will be analyzed in the ferromagnetic materials. The effect of material electromagnetic properties, bias static magnetic field and excitation current on magneto-acoustic compounding signals will be investigated. A new type of magneto-acoustic compounding transducer will be designed and optimized. A corresponding inspection instrument will be developed for thermal ageing inspection of ferromagnetic materials. A decoupling algorithm will be developed to realize the decoupling of eddy current signals, Lorentz force ultrasonic signals and magnetostrictive ultrasonic signals in magneto-acoustic compounding signals. Based on above investigation, a mapping model between acoustic properties, electromagnetic properties and material mechanical properties will be established to realize comprehensive characterization of multiple properties of thermal ageing of ferromagnetic materials.
核电站一回路主管道和火电厂超(超)临界机组主要为铁磁性材料。铁磁性材料长期工作在高温高压环境下易产生热老化,直接影响材料使用寿命和结构安全。目前已有的无损检测方法用于铁磁性材料热老化的表征参量有限,无法满足工程检测需求。本项目拟发展一种基于电磁声换能机理的磁声复合检测技术,用于铁磁性材料热老化的无损评估。利用硬度、屈服强度和断裂韧性等材料力学参量表征铁磁性材料热老化。考虑洛伦兹力机理和磁致伸缩效应机理的综合作用,进行铁磁性材料中电磁声换能特性的参量分析,研究材料电磁参量和偏置静磁场、激励电流等参量对磁声复合信号的影响。设计并优化一种新型磁声复合传感器,研制一套检测仪器,用于铁磁性材料热老化检测。发展磁声复合信号解耦算法,实现磁声复合信号中涡流信号、洛伦兹力超声信号和磁致伸缩超声信号的解耦。在此基础上,建立声学参量、电磁参量与材料力学参量之间的映射模型,实现铁磁性材料热老化的多参量综合表征。

结项摘要

铁磁性材料长期服役于核电站、火电厂等高温环境下,由于温度持续作用,材料微观结构易发生改变,引起金属材料力学性能退化,即铁磁性材料发生热老化。铁磁性材料热老化严重影响金属构件使用寿命和结构安全。目前已有的无损检测方法用于铁磁性材料热老化的表征参量有限,尚未完全实现金属材料热老化全面的定量评估。本项目面向铁磁性材料发生热老化引起力学性能退化的问题,发展了一种基于电磁声换能机理的磁声复合检测技术。考虑洛伦兹力机理和磁致伸缩机理作用研制了新型先进的电磁声传感器。针对电磁铁式电磁声传感器检测的需求研制了电磁铁式电磁声传感器检测系统,通过检测实验验证了所研制检测系统的合理性和实用性。发展了电磁声传感器检测信号解耦算法,提取电磁声传感器检测信号磁声特征参量。建立了磁声特征参量与铁磁性材料力学性能参量映射关系,基于神经网络建立力学性能退化定量预测模型,实现了铁磁性材料热老化的定量评估。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(5)
Development of a shear horizontal wave electromagnetic acoustic transducer with periodic grating coil
周期光栅线圈剪切水平波电磁声换能器的研制
  • DOI:
    10.3233/jae-180120
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics
  • 影响因子:
    0.6
  • 作者:
    Liu Zenghua;Zhang Yongchen;Li Aili;Xie Muwen;Bin Wu;He Cunfu
  • 通讯作者:
    He Cunfu
Development of a directional magnetic-concentrator-type electromagnetic acoustic transducer for ultrasonic guided wave inspection
超声导波检测用定向聚磁式电磁声换能器的研制
  • DOI:
    10.1016/j.sna.2020.111859
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    SENSORS AND ACTUATORS A-PHYSICAL
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Liu, Zenghua;Li, Aili;He, Cunfu
  • 通讯作者:
    He, Cunfu
Performance degradation detection of 12CrMoV steel by magneto-acoustic compound inspection method
磁声复合检测方法检测12CrMoV钢性能退化
  • DOI:
    10.1016/j.ndteint.2021.102525
  • 发表时间:
    2021-12
  • 期刊:
    NDT and E International
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Zhao Xin;Liu Zenghua;Gong Yu;Huo Zhilin;Chen Zhengyu;He Cunfu;Wu Bin
  • 通讯作者:
    Wu Bin
An Advanced Magnetoacoustic Compound Inspection Method of High-order Mode EMAT
先进的高阶模式EMAT磁声复合检测方法
  • DOI:
    10.1109/jsen.2021.3130121
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Sensors Journal
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Zhao Xin;Liu Zenghua;Guo Yanhong;He Cunfu;Wu Bin
  • 通讯作者:
    Wu Bin
Obliquely incident EMAT for high-order Lamb wave mode generation based on inclined static magnetic field
基于倾斜静磁场的斜入射EMAT产生高阶兰姆波模式
  • DOI:
    10.1016/j.ndteint.2019.04.009
  • 发表时间:
    2019-06-01
  • 期刊:
    NDT & E INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Liu, Zenghua;Zhao, Xin;Wu, Bin
  • 通讯作者:
    Wu, Bin

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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