基于极敏感偏置场的ACSM新方法：提升管道结构完整性监测的突破性进展

本文提出了一种基于极敏感偏置场的交流电磁应力检测方法（ACSM），通过耦合铁磁材料的热力学磁-力关系与麦克斯韦方程，建立了电磁激励下管道应力集中区的力-磁耦合模型。研究发现，弱偏置场可显著提升应力响应灵敏度（达0.67 mV/MPa，较传统MMM/ACFM方法提升11.67倍），为管道损伤早期检测提供了新思路。

　　

Highlight
通过对比单独交流激励与交流叠加直流激励的实验发现，直流磁场的引入显著增强了应力检测能力并提高灵敏度。但灵敏度并非随直流激励强度线性增加，而是呈现先升后降趋势，在最佳直流激励水平达到峰值。

力-磁耦合模型（Weak Magnetic Bias & Alternating Electromagnetic Coupling Excitation）
针对铁磁材料的磁-力学建模，研究者提出以下经验方程描述磁化与磁致伸缩关系：
λ = [1-g(σ)]·(λ_sM_an²/M_ws²) - θλ_s(M_an⁴-M₀⁴(σ))/M_ws⁴
其中g(σ)函数分段描述应力σ≥0和σ<0时的双曲正切响应。

材料在不同拉力下的磁化曲线实验
以Q235管道钢为代表材料，采用WAW-2000拉伸试验机和MATS-2010D磁性能分析仪，研究应力对铁磁材料磁化曲线的影响机制。

Conclusion
当直流激励达到"极敏感偏置场"时，系统检测灵敏度最大化。该研究为复杂应力场环境下的管道损伤识别评估提供了创新方法。

（注：翻译部分严格保留原文公式的^{/_{标记，省略文献引用标识，并采用"热力学磁-力关系"等专业表述增强可读性）}}