Способ оценки механических характеристик цилиндрических изделий круглого и кольцевого сечения

 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности при измерении изгибающего момента. Способ измерения изгибающего момента, заключается в том, что в эталонном ненагруженном образце и контролируемом нагруженном изделии индуктируют вихревые токи с помощью последовательно соединенных возбуждающих обмоток компенсационного и измерительного проходных преобразователей, а по величине и характеру изменения сигнала на выходе из измерительных обмоток, соединенных навстречу друг другу, определяют характеристики напряженного состояния контролируемого объекта, в контролируемом изделии вихревые токи возбуждают посредством измерительного преобразователя, одну из плоскостей симметрии которого совмещают с одной из главных центральных осей инерции поперечного сечения изделия, другую же главную центральную ось инерции сечения смещают относительно другой плоскости симметрии преобразователя в направлении максимальных растягивающих напряжений, измеряют величину амплитуды контрольного сигнала вихретокового преобразователя и по ней с помощью заранее полученной зависимости оценивают величину изгибающего момента. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (н)5 G 01 и 27/90

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4394971/25 — 28 (22) 21,03.88 (46) 15.07.90. Бюл. М 26 (72) В.В. Нюхалов, И.А. Кудинов, В.В. Белоycqe и В.В, Ульянов (53) 620.179.14(088,8) (56) Якиревич Д.И. Разработки, исследования и практические применения токовихревого метода анализа напряжений в сталях.

Кандидатская диссертация. М.: МГМИ, 1968, с, 72-75, 85-88. (54) СПОСОБ ОЦЕНКИ. МЕХАНИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ ИЗДЕЛИЙ КРУГЛОГО И КОЛЬЦЕВОГО СЕЧЕНИЙ (57} Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, Цель изобретения— повышение точности при измерении изгибающего момента. Способ измерения изгибающего момента заключается в том, что в эталонном ненагруженном образце и контролируемом нагруженном изделии индуктируют вихревые токи с помощью

Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, в частности к не-. разрушающим методам контроля, и может быть использовано при испытаниях и эксплуатации элементов конструкций из ферромагнитных материалов типа осей, балок, стержней и т.д.

Цель изобретения — повышение точности при измерении изгибающего момента за счет использования для измерения зоны преобразователя с максимальной чувствительностью.

На фиг. 1 представлен измерительный проходной .вихретоковый преобразователь

„„50„, 1578631 А1 последовательно соединенных возбуждающих обмоток компенсационного и измерительного проходных преобразователей, а по величине и характеру изменения сигнала на выходе их измерительных обмоток, соединенных навстречу друг другу, определяют характеристики напряженного состояния контролируемого объекта, в контролируемом иэделии вихревые токи возбуждают посредствам измерительного преобразователя, одну из плоскостей симметрии которого совмещают с одной из главных центральных осей инерции поперечного сечения изделия, другую же главную центральную ось инерции сечения смещают относительно другой плоскости симметрии З преобразователя в направлении максимальных растягивающих напряжений, измеряют величину амплитуды контрольного сигнала вихретокового преобразователя и а по ней с помощью заранее полученной зависимости оценивают величину изгибающего момента, 3 ил.. с размещенным в нем контролируемым изделием; на фиг. 2 — сечение А — А на фиг. 1; на фиг. 3 — зависимость относительного изменения амплитуды сигнала от величины стрелы прогиба.

Способ осуществляют следующим образом.

Используются идентичные компенсационный и измерительный вихретоковые преобразователи, каждый иэ которых имеет соосные возбуждающую обмотку 1 и измерительную обмотку 2. Обе возбуждающих обмотки соединены последовательно-со1578631

4 гласно, измерительные обмотки включены последовательно-встречно, В компенсационном преобразователе соосно с ним размещают эталонный образец, в измерительном преобразователе размещают контролируемое изделие 3, которое устанавливают таким образом, что одна из плоскостей симметрии измерительного преобразователя совпадает с одной из главных центральных осей инерции поперечного сечения контролируемого иэделия, другую главную центральную ось инерции сечения контролируемого изделия смещают относительно другой плоскости симметрии преобразователя в направлении максимальных растягивающих напряжений, Прикладывают к изделию изгибающую нагрузку

М и измеряют амплитуду сигнала на выходе преобразователей.

При концентричном расположении эталонного образца в компенсационном преобразователе вихревые токи, возбуждаемые переменным магнитным потоком Фо создают добавочный поток cD». Поскольку электромагнитное поле взаимодействует. одновременно со всеми равноудаленными объемами металла, а суммарный вектор магнитных полей параллелен оси преобразователя, магнитный поток перпендикулярен любому поперечному сечению эталонного . образца.

Для измерительного преобразователя при воздействии на контролируемое изделие изгибающего момента M характер взаимодействия его электромагнитного поля с

° контролируемым изделием отличается от характера взаимодействия электромагнит- . ного поля компенсационного преобразователя с эталонным образцом следующим.

При изгибе одна половина поперечного сечения контролируемого иэделия сжимается сг ж, а магнитная проницаемость в ней уменьшается, другая половина поперечного сечения находится под напряжением растяжения ор, а магнитная проницаемость в ней увеличивается, поэтому наблюдается перераспределение магнитного потока в контролируемом изделии.

При искривлении оси контролируемого изделия в силовой плоскости происходят линейные перемещения точек пересечения главных центральных осей отдельных сечений в направлениях, перпендикулярных этой оси, а потому магнитный поток уже не перпендикулярен к поперечным сечениям.

При коаксиальном расположении контролируемого изделия относительно преобразователя во взаимосвязи с переменной . магнитной проницаемостью по периметру где Š— модуль упругости;

L — плечо, на котором действует усилие Р;

1 — момент инерции сечения.

W — момент сопротивления, для кругло45 с,з

ro сечения он равен, для кольцевого

32 (1 — 4) лб 4 d

32

50 d — диаметр нагружений;

d> — диаметр внутренний.

Окончательно это уравнение можно представить в виде

2 M 21

55 3Ed И/

Поэтому в общем случае можем записать; гиэг ° либо

3 Е! f г поперечного сечения иэделия наблюдается неравномерное распределение плотности вихревых токов как по этому периметру, так и в диаметральном направлении, т.е. макси5 мальная плотность вихревых токов будет в области максимальных растягивающих напряжений, а минимальная плотность вихре, вых токов — в области максимальных напряжений сжатия. Поэтому смещение

10 контролируемого изделия относительно одной из плоскостей симметрии измерительного преобразователя в направлении действующих максимальных растягивающих напряжений способствует увеличению

15 чувствительности вихретокового преобразователя к изменению изгибающего момента в контролируемом изделии, Поскольку зависимость изменения сигнала вихретокового преобразователя от ве20 личины изгибающего момента при различных величинах смещения носит однозначный, почти линейный характер, то величину смещения назначают из конкретных конструктивных параметров изделия и вих25 ретокового преобразователя.

Оптимальное значение величины смещения может быть назначено как половина радиального зазора д между изделием диаметра d и внутренним диаметром D вихреЗО токового преобразователя д—

D — d

Указанные на фиг.3 зависимости приведены как пример реализации способа. Меж35 ду стрелой прогиба f и напряжениями изгиба существует однозначная зависимость, М 2 2 М Р2

f- — У

ЗЕ1 ЗЕ 3E d

1578631 (Риг.2

Располагая зависимостями, например, тарировочными зависимостями контрольного сигнала Л0 от величины f или 0 И32, можно оценивать величину изгибающего момента при постоянных величинах физико-геометрических характеристик контролируемого изделия — Е, i,Ì/ и t..

Формула изобретения

Способ оценки механических характеристик цилиндрических изделий круглого и кольцевого сечений, заключающийся в том, что с помощью дифференциалЬно включенных проходных компенсационного и измерительного вихретоковых преобразователей в эталонном ненагруженном изделии и в контролируемом нагруженном изделии возбуждают вихревые токи, по изменению параметра сигнала на выходе измерительных обмоток вихретоковых преобразователей определяют характеристики напряженного состояния контролируемого иэделия, отл ича ю щи йс я тем, что, с целью

5 повышения точности при измерении изгибающего момента, одну из плоскостей симметрии измерительного преобразователя совмещают с одной из главных центральных осей инерции поперечного сечения конт10 ролируемого иэделия, другую главную центральную ось инерции сечения контролируемого. иэделия смещают относительно другой плоскости симметрии преобразователя в направлении максимальных растяги15 вающих напряжений и в качестве информативного параметра сигнала на выходе измерительных обмоток используют амплитуду.

1578631

О 2 о го ио м гв жо ио РигЗ

Составитель И.Кесоян

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

Редактор Н.Горват

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул;Гагарина, 101

Заказ 1913 . Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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