钢轨作为铁磁性材料之一是铁路交通运输中的基础,长期服役过程中,受到外部载荷的作用会发生弹塑性变形形成应力集中区或宏观裂纹,进而引发安全事故,因此对钢轨的无损评估有着十分重要的意义。本文针对实际工程应用中检测条件的不同,研究了移动和振动测量条件下的磁记忆检测技术,并应用于钢轨的应力集中及裂纹检测。主要从以下几方面展开研究:(1)针对磁记忆信号与应力集中之间定量关系的理论模型尚不完善的问题,研究了磁记忆效应的力磁耦合关系,并进行相关建模与仿真。基于磁偶极子理论,建立了应力集中和裂纹缺陷的漏磁场模型,数值分析了缺陷参数与漏磁场之间的关系,为后续实验提供理论依据。(2)研究了探头相对于构件表面平行移动时,构件表面法向磁记忆信号的特征,分析了探头移动速度对磁记忆信号的影响;以及非移动状态下,为提高信噪比而采用的振动扫描构件表面法向磁场梯度的磁记忆方法,推导了传感器输出与法向磁场梯度的关系;搭建了移动/振动的磁记忆双模式检测系统并对各个模块的设计原理进行详细介绍。(3)利用磁记忆法对Q235钢棒进行了拉伸时的应力集中测试实验,研究了法向磁场梯度与应力集中系数的关系。对人工裂纹钢轨样例及自然损伤裂纹钢轨样例进行了测试,分析了不同裂纹缺陷的磁记忆信号变化特征。最后模拟了磁记忆高速巡检实验,对高速无损检测实验转台中不同类型裂纹缺陷进行检测,研究提离效应和速度效应与磁记忆缺陷信号之间的相关性,该实验结果表明:随着巡检速度的增大,缺陷信号幅值会减小,但磁记忆方法可识别宽度最小0.2mm、深度最小2mm的裂纹缺陷。由上述实验结果可知,磁记忆检测技术不仅可以识别裂纹缺陷,对应力集中等微观缺陷也具有较好的识别效果。