Способ определения интенсивности напряжения в изделиях из ферромагнитных материалов
Сущность изобретения: перед установкой магнитоупругого преобразователя на контролируемое изделие образец изгибают заданным моментом и определяют интенсивность напряжения с учетом усреднения его по глубине. Напряжение на поверхности изделия определяют по математической зависимости . 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s G 01! 1/12
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
0 (d
О
О (61) 1670437 (21) 4852785/20 (22) 23.07.90 (46) 23.09.92. Бюл. ¹ 35 (71) Дальневосточный политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) С.Н,Минаков, В.А.Юрченко и А.П.Аносов (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 1670437, кл. G 01 1 1/12, 1989.
Изобретение относится к области приборостроения, а именно к определению механических напряжений, преимущественно интенсивности напряжения, в изделиях из ферромагнитных материалов путем измерения изменения магнитных свойств последних, может быть использовано в машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности для неразрушающего контроля механических напряжений и является усовершенствованием известного способа определения интенсивности напряжения в изделиях из ферромагнитных материалов по авт. св. N. 1670437.
B описании к основному изобретению по авт. свид. N 1670437 описан способ определения интенсивности напряжения в изделиях из ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что устанавливают магнитоупругий преобразователь трансформаторного типа на эталонный образец, изготовленный из того >ке материала, что и контролируемое изделие, ступенчато нагружают образец в продольном направлении, одновременно намагничивают материал образца в зоне действия преобразователя в
„„!Ж„„1763909 А2 (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ НАПРЯЖЕНИЯ В ИЗДЕЛИЯХ ИЗ
ФЕРРОМАГНИТНЫХ МАТЕPИАЛОВ (57) Сущность изобретения: перед установкой магнитоупругого преобразователя на контролируемое изделие образец изгибают заданным моментом и определяют интенсивность напряжения с учетом усреднения
его по глубине. Напряжение на поверхности изделия определяют по математической зависимости. 1 ил. направлениях, составляющих угол 45 между собой, фиксируют его выходной сигнал, пропорциональный изменению намагниченности в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания после каждой ступени нагружения, определяют градуировочный коэффициент, устанавливают преобразователь на контролируемое изделие, ориентируют, одновременно намагничивают материал изделия в зоне действия преобразователя в направлениях, составляющих угол 45 между собой, фиксируют его выходной сигнал, пропорциональный изменению намагниченности в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания и определяют интенсивность напряжений по известному соотношению.
Недостатком известного способа является низкая точность определения напряжений на поверхности при изгибе контролируемого изделия, так как напряжения по толщине в этом случае распределены по линейному закону — максимальны на поверхности и равны нулю в нейтральном слое-, а градуировку производят при одно1763909
4 осНоМ нагружении, когда нормальные напряжения не зависят от толщины материала.
Целью изобретения является повышение эффективности за счет возможности определения напряжений на поверхности изделий, подвергнутых изгибу, за счет учета глубины усреднения интенсивности напряжения при изгибе эталонного образца.
Поставленная цель достигается тем, что в способе определения интенсивности напряжения. в изделиях из ферромагнитных материалов по авт. св. М 1670437 предусмотрено, что определяют глубину усреднения напряжений при изгибе эталонного образца, а напряжения на поверхности изделия определяют по формуле где oj> — интенсивность напряжения на поверхности изделия;
crj — интенсивность напряжения, усредненная на глубину Л;
Л вЂ” глубина усреднения напряжений при изгибе;
t — толщина материала.
Сущность предложенного способа определения интенсивности напряжения в изделиях из ферромагнитных материалов поясняется на чертеже и заключается в следующем.
Восьмиполюсный магнитоупругий преобразователь по авт, свид. М 1670437 устаHBBllvIBGIoT полюсами на эталонный образец, из того же материала, что и контролируемое изделие, с известным зазором, ориентируют преобразователь таким образом, чтобы полюса одного намагничивающего электромагнита располагались вдоль продольной оси образца, нагружают образец ступенчато в продольном направлении и одновременно намагничивают материал образца в зоне действия преобразователя в направлениях, составляющих угол 45 между собой двумя переменными магнитными полями с частотой Г1 для продольного направления и частотой fz для направления, составляющего угол 45 к первому, фиксируют значения выходного сигнала после каждой ступени нагружения в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания при помощи измерительных обмоток и определяют градуировочный коэффициент по формуле
Т—
Л где Лг ср — среднее значение приращения выходного сигнала;
S — площадь поперечного сечения образца;
5 Л F — ступень нагружения, После этого изгибают образец и определяют интенсивность напряжения по формуле
Ят = где п1т, nz — значения выходного сигнала преобразователя с измерительных обмоток;
15 Т вЂ” градуировочный коэффициент;
4p — среднестатистическое отклонение при определении интенсивности напряжения с использованием критерия наибольших касательных напряжений, 20 после чего рассчитывают нормальное напряжение, которое в этом случае равно интенсивности напряжения, на поверхности образца при его изгибе по формуле
Йпт = где М вЂ” изгибающий момент;
W — момент сопротивления сечения об30 разца.
После этого определяют глубину усред нения напряжений при изгибе эталонного образца по формуле
35 где Л вЂ” глубина усреднения напряжения;
t — толщина образца;
40 cr< — интенсивность напряжения, усредненная на глубинуЛ;
ai<> — интенсивность напряжения на поверхности образца.
Затем устанавливают преобразователь
45 полюсами на поверхность контролируемого изделия с известным зазором, полюса одного из намагничивающих электромагнитов ориентируют вдоль произвольно выбранной на изделии оси (например, вдоль про50 катки для листовых конструкций, или вдоль сварного шва для сварных изделий), одновременно намагничивают материал изделия в зоне действия преобразователя в направлениях, составляющих угол 45 меж55 ду собой двумя переменными магнитными полями с частотой f> для направления перпендикулярного этой оси и частотой fz для направления, составляющего угол 45 с осью, фиксируют значения выходного сиг1763909 нала в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания посредством измерительных обмоток, определяют величину интенсивности напряжения по формуле 5
4п Г = Г+, Г где n >, п2 — значения выходного сигнала 10 преобразователя с измерительных обмоток;
Т вЂ” градуировочный коэффициент; д р —. среднестатистическое отклонение при определении интенсивности напря-. жения с использованием критерия 15 наибольших касательных напряжений, и определяют интенсивность напряжения на поверхности изделия
20 где oi> — интенсивность напряжения на поверхности изделия; 25
o:, — интенсивность напряжения, усредненная на глубине Л;
il — глубина усреднения напряжения;
t — толщина материала, Изобретение осуществляется следую- 30 щим образом, Магнитоупругий преобразователь по авт, свид, N 1670437 устанавливают полюсами на эталонный образец, выполненный, например, в виде полосы площадью попе- 35 речного сечения $ = 1,224 10 мм / толщина т = 15 мм, ширина h = 81,6 мм/с зазором
1,5 мм, материал образца сталь 10ХСНД.
Ориентируют преобразователь таким образом, чтобы один из намагничивающих маг- 40 нитопроводов располагался вдоль продольной оси образца (оси Y), нагружают
его ступенчато.в продольном направлении нагрузками Л F = 50 кН и одновременно намагничивают материал образца в зоне действия преобразователя в направлениях, составляющих угол 45 между собой двумя переменными магнитными полями с частотой f1 = 900 Гц для продольного направления и частотой f2 = 800 Гц для направления, 50 составляющего угол 45 к первому. Фиксируют изменения выходного сигнала после каждой ступени нагружения в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания. При этом h n< = 0 — приращение 55 выходного сигнала с измерительной обмотки, перпендикулярной продольной оси образца, а Лпг,р = 14,9 мкА — среднее приращение значения выходного сигнала с измерительной обмотки, составляющей угол 45 с первой измерительной обмоткой. После чего определяют градуировочйый коэффициент по формуле
Затем изгибают образец моментом М =
355 Н м и определяют интенсивность напряжения, усредненного на глубине где и», п т — значения выходного сигнала с измерительных обмоток преобразователя; дср = 0,113 — среднестатистическое отклонение при определении интенсивности напряжения с использованием критерия наибольших касательных напряжений.
После этого рассчитывают нормальное напряжение, которое в этом случае равно интенсивности напряжения, на поверхности образца при его изгибе по формуле
Япт = жгутах W . 116МПа, 355
3060 10 где М вЂ” изгибающий момент;
h|2
W = — момент сопротивления сече6 ния образца, Затем определяют глубину усреднения интенсивности напряжения по формуле
Л = t(1 — —," ) = 15(1 — ф) = 2,43мм, После этого устанавливают преобразователь на поверхность контролируемого изделия с зазором 1,5 MM из стали 10ХСНД.
Иэделие выполнено в виде рамы, подвергнутой изгибу, стойки и ригель которой имеют прямоугольное поперечное сечение размерами 150 х 15 мм. Ориентируют преобразователь таким образом, чтобы один из намагничивающих магнитопроводов располагался вдоль длинной стороны ригеля и одновременно намагничивают материал изделия в зоне действия преобразователя в направлениях, составляющих угол 45 между собой двумя переменными магнитными полями с частотой f< = 900 Гц для продольного направления и частотой fz = 800 Гц для направления, составляющего угол 45 к продольному, фиксируют значения выходного сигнала в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания п1 = 28,51 мкА и пг = 41,24 мкА. По результатам измерений определяют интенсивность напряже1763909 ния, усредненную на глубине Я(по прототипу) +4n 28,51 +4
1+., — 107,4МПа и после этого определяют интенсивность напряжения на поверхности изделия по формуле
1 — — 1 — —
10
Йп — у
1 ——
Составитель В.Юрченко
Редактор Н.Суханова Техред M.Mîðãåíòàë Корректор С.Лисина
Заказ 3451 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Формула изобретения
Способ определения интенсивности напряжения в изделиях из ферромагнитных материалов, по авт. св. М 1670437, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эффективности за счет возможности определения напряжений на поверхности изделий, подвергнутых изгибу, за счет учета глубины усреднения интенсивности напряжения при изгибе эталонного образца, пе-. ред установкой преобразователя на контролируемое изделие изгибают образец
5 заданным моментом, определяют интенсивность напряжения с учетом усреднения по глубине, а напряжение на поверхности изделия определяют по формуле где crj> — интенсивность напряжения на по15 верхности изделия;
cr; — интенсивность напряжения, усредненная на глубине А;
А- глубина усреднения интенсивности напряжения;
20 t — толщина материала.
