Способ измерения механических напряжений

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ JMEXAHH .ЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ, заключающийся в том, что на испытуему1о д еталь наносят Ьленрчный чувствительный элемент,. н.агружают m atyeityio деталь, выявляют .на чувствительном элементе поло-- : 1ш, измеряют расс;гояние меж полосами и по этому расстоянию с помощью градуировочной зависимс сти находят . гвеличину механических напряжеики, от JJ и чаю а(и и с я тем, что, с повьваення TO4i{QCifti реаультатов из14есюнив и расширения области испЪль зовайия; путем уменс ш нйя жесткости н увёлШе«1ия теЕ«40ст:ойкости : чу1 ;твитёяь181©Г ф - ап& яектл йоследнйй . BatKy «iblt к щенса1и1ей молекуляриого пуЧкji; «агйж1гестр11 кциони.о FO сплава дда .тбяучения

SUÄÄ1 017912 A

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ 0ССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИЙ! (21) 3318448/25-28 (22) 07.07.81 ,(46), 15.05.83..Бюл. 9 18 ,(72) Л.С.Палатник, A.Ã.Ðàâëèê, В.Н,Самофалов и Ю..И.Яценко (71) Харьковский ордена Ленина полйтехнический инСтитут им. В.И.Ленина (53) 531..781.2 .(088.8) (56). 1,:Неразру аающие испытания.

Справочйик . Под..ред. Мак-Мастера, кн- 2 Ы -JI ":Ýí ðãèÿ", 1965, с. 431-436. .- 2. там же; с. 449-452 (прототип) . 54)(5 7) СПОСОЬ ИЗМКЕЯНИЯ МКХАНИ,ЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЯ; заключающийся в том, что на испйтуемую .деталь наносят пленочный чувствительный элемент„ нагружают испытуейую деталь, выявляют.на чувствительном элементе поло= .

:сы, измеряют расстояние между полосами и по этому расстоянию" с помощью градуировочной зависимости находят величину механических напряжении, о т q и ч а ю щ, и и с я тем, что, с целью повьзаеиия точиосйс: результатов измерений и расщирения .области . использования,путем уменьшения жесткости и увелйЧвиия термостойкости чувствительног .:элемента, последийй нанос т вакуумйЪй конденсацией молекулярного пучк ."магиитестрикциоиио го сплава до,получейия:ферромагнитной пленки е.,микронолосоаой-доменной структурой-и с роеицией.оси легко. ро намагничивания на воверхность детали, параллельной фажщвемому направлению фзиеряеыас нанрязений, а полосе ка чувствительном эле- . менте.выявляют:воздействием размавии -Е чивакицего первменного магнйтиого ноля в плоскостям .чувствительного элер мента с убывающей до нуля еьщлитудой:. и последующим нанесением на него

-Ферромагнитного.коллоида.

1017912

Изобретение относится к технике деталь, выявляют на чувствительном измерений, а именно к измерениям ме- . элементе полосы, измеряют расстояханических напряжений и деформаций ние между полосами и по згому расс помощью средств, использующих маг- стоянию с помощью градуировочной нитоупругий эффект, и предназначено зависимости находят величкну механидля использования при испытаниях де- 5 ческих напряжений, чувствительный .талей Малых размеров и жесткостей и . элеМент наносят вакуумной конденсапроведении локальных измерений в шн- цией молекулярного пучка магнитороком диапазоне окружающей темпера- стрикционного сплава до получения ,туры. ферромагнитной пленки с микрополоИзвестен способ определения меха- 10 сойой доменной структурой и с пронических напряжейий, заключающийся в екцией оси легкого намагничивания том, что на испытуемую деталь нано- ча поверхность детали, параллельной сят пленочный чувствительный элемент ожидаемому направлению измеряемых в виде хрупкого покрытия, нагружают напряжений, а полосы на чувствитель испытуемую деталь, выявляют на чув- $$ ном элементе выявляют воздейстэием ствительном элементе область, покры- размагничивающего переменного магтую трещинамк, определяют положение Нитного поля в плоскости чувствите-:. границы этой области к по положению льного элемента с убывающей до нуля границы с помощью.градуировочного амплитудой и последующим нанесением значения предела прочности чувстви-. О на него ферромагнитного коллоида., тельного элемента находят величину . .. При таком осуществлении способа .механических напряженкй f 1 J. -, измерения механических напряжений, Данный способ позволяет лишь оце«, когда на испытуемую деталь наносят нить величину напряжений, т.е. onpe - пленку иэ ферромагнитного сплава .делить. больше кли меньше эта величи при режимах, обеспечивающих получе.на предала прочности хрупкого покры-, -see мккрополосовой доменной структия. туры, достигаетсяг малая толщина и

Наиболее близким по технической малая. жесткость пленочного чувствисущности к нзобретекню является сто- . тельного элемента, устойчивость его соб измерения механических напряже- микрбполосовой доменной структуры к ний, заключающийся s том, что на кс- ЗО воздействкю температуры в широком пытуемую деталь накосят пленочный. диапазоне., благодаря высокой степечувствительный элемент в виде фото« нк дефектности структуры конденсиупругого Покрйтия, нагружают испы- ;роваиной пленки.. За счет малой жесттуемую деталь, выявляют на чувстви- кости чувствктелького элемента уменьтельном элеМейте интерференционные 35 шается егр влияние на результаты изполосы, освещая его поляризованным мерений к повышается их точность., светом,и рассматривая через поляро- за счет устойчивости доменной струкскоп, измеряют расстояние между по- туры чувствительного элемента расшилосамн и пр этому расстоянию с помо- ряется область.использования способа щью градукровочной зависимости нахо- Щ по диапазону окружающей температуры. дят величину механических напряже- На чертеже представлен график, ..ний 2 J:. . поясняющюй данный способ. (пример граУказанный способ не обеспечивает дукровочной зависимости, используевысокой точности:при испытаниях де- мой в данном способе). талей малых размероВ и малых жест- 4 : По оси абсцисс отложены механиностей, так как жесткость известных-. ческие напряжения, а по оси ординатфотоупругих покрытий,при необходимых отношение расстояния между полосами

-.толщинах 0,5-3 im вносит значитель- ка чувствительном элементе, после ные искажения:в результаты измере- воздействия, измеряемых механических . нкй. Йзвестные фотоупругие покрытия напряжений к такому же .расстоянию имеют невысокую термостойкость - до их воздействия. Кривая 1 соответ до 200еС, что не позволяет использо- ствует пленке с отрицательной магни.вать способ в широком диапазоне ок- тострккцией, à кривая 2 — с положиружающей температуры. . тельной. цель изобретения - аовьааение точ- : Способ осуществляют следующим . ности реэультатов измерений и рас- >> образом. ширение областК использования путем Используемую деталь, например

; уменьшения жесткости к увеличения плоскую прямоугольную с поперечньм термостойкостк чувствительного эле- сечением несколько квадратных милли; мента, метров, имеющую отверстие, помещают

Указанная цель достигается тем, 60 в вакуумную камеру, создают в ней

" что согласно способу измерения ме- давление 3 10 -5 10 торр. Затем ханических напряженкй, заключающе- нагревают деталь до 300-350ОC. Вакумуся в том, что на испытуемую де- умной конденсацией молекулярного таль. наносят пленочный чувствктель- пучка, направленного к поверхности ный элемент, нагружают испытуемую у Бетали под углом 20-90, нз магнито1017912

Составитель Ю. Востриков

Редактор О . Колесникова Техред В.далекорей5орректор Г.РеаЕтник

«» ° 4в

Заказ 3519/37 . Тираж 602, Подписное

ВНИИПИ Государственного комйтета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

° ЮЮЮ Ю ФВЮЮЮ ЮЮВВВЭЬЮМю

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная, 4 стрикционного сплава никеля с. железом с сопеожаннем железа 10-15% (отрицательная магнитострикция) или же 25-30% (положнтельная магнитострнкция) наносят на деталь ферромаг.нитную пленку размером не менее

0.,01 мм, толщиной 1-20 мкм со ско-. ростью осаждения 0,5-2 нм/с при.таком направлении молекулярного пучка, которое определяет ось легкого намаг«

:ничивания, чтобы его проекция на поверхности детали была параллельна ожидаемому направлению измеряемых механических напряжений. Ферромагнитная пленка, являющаяся чувстви- тельным.:элементом, нанесенная при 15 указанных режимах, обладает микро:.полосовой доменной структурой с периодом порядка 10 3 им. Нолосы такой структуры в виде системы параллельных линий можно наблюдать после one.- 20 .рации нх выявления, которая описана .ниже.

Затем деталь нагружают сжимающей илн растягивающей нагрузкой и выяв. ляют полосы на чувствительном элементе. Это делают вначале воздействием размагничивающего переменного магнитного поля в плоскости чувст- .

Вительного элемента.:-с убывающей до нуля амплитудой.. После такого раЭмагничивания в пленке образуется микрополосовая доменная структура с . иным, чем.исходный, периодом, соответствующим:измеряемым механическим напряжениям. Выявление полос доменов завершают последующим нанесением на поверхность чувствительного элемен-:

:та магнитного коллонда, согласно известному методу Акулова-Биттера. При этом полосы доменов становятся вндимймн;В случае использования для 40

° ° увствнтельного элемента сплава с трицательной магнитострикцней поло-.

ы выстраиваются параллельно линни цействовавших.одноосных механических . напряжений, при использовании же сплава с положительной магнйтострик-, цией - перпендикулярно. Там, где. напряженное состояние детали было сложным (вблизи отверстия), наруша ется однородность микроаолосовой структуры н полосй .искривлены.

После выполнения описанных операций измеряют среднее расстояние между выявленными полосаий в области их однородности при помощи микроско. пни с увеличейиЕи 300-500. Йо этому расстоянию с помощью-установленной ранее градуировочной зависимости находят величину механических напряжений в испытуемой детали ° Пример градуировочной зависимости: приведен на графике.

Операция-нанесения магнитного коллоида на поверхность.чувствительного элемента и операция -измерения расстояния между полосами-:могут выполняться в нормальных окружакщих услониях с ненагруженной деталью. дело в том, что период даЬвниой структуры,обответствовавэщйизмеряемым.механическим напряжениям, оста ется неизменным i после снятия меха- .нических нагрузок. и позышенной окружающей температуры, действовавших в условиях испытаний.или после них, эа. счет высокой дефектности конденсированной пленки. !..

Использование спбеоба. измерения механических напряжений- позволяет получать,на деталях с размерами по-i рядка миллиметров чувствителъный элемент размером порядка 10-> мм при толщине порядка 10 4-..sea, что практически полностью искажает влияние жесткости чувствительного элемента. на точность результатов измерений. Устойчиаость мищзополосовой доменной структуры чувствительного элемента позволяет испоаь

;эовать. способ в интервале тейператур от «19боС до +350оС