JP2016145842A - 磁化可能な材料で作られた部品の応力を決定する装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】磁化可能な材料で作られた部品2の有効応力値σを決定するための装置1であり、装置は、変動する振幅Hの磁場を生成する生成ステージ3と、磁場の振幅Hの変動に沿ってバルクハウゼンノイズ信号MBNを捕捉するピックアップステージ4とを含む。装置は、磁場の振幅Hの変動に沿って信号MBNの最大値MBNmaxの逆数1/MBNmaxを計算する処理ユニットを有し、処理ユニット5が、最大値の逆数1/MBNmaxと有効応力値σとの間の線形関係を記憶するメモリステージ15を有特徴とする。
【選択図】図1
Description
装置は、
変動する振幅の磁場を生成する生成ステージと、
前記磁場の前記振幅の変動に沿ってバルクハウゼンノイズ信号を捕捉するピックアップステージと、を備え、
装置は、
前記磁場の前記振幅の変動に沿って前記信号の最大値の逆数を計算する処理ユニットを備え、
前記処理ユニットが前記最大値の前記逆数と有効応力値との間の線形関係を記憶するメモリステージを備えることを特徴とする。
この方法は、
変動する振幅の磁場を生成するステップと、
前記磁場の前記振幅の変動に沿って前記部品のバルクハウゼンノイズ信号を捕捉するステップと、を含み、
前記磁場の前記振幅の変動に沿って前記バルクハウゼンノイズ信号の最大値の逆数を計算するステップと、
前記最大値の前記逆数と有効応力値との間の線形関係によって前記部品の有効応力値を計算するステップと、を含むことを特徴とする。
部品2は、熱処理、ショットピーニング及び研磨によって硬化されていることが好ましい。
また、部品2は、浸炭鋼または窒化鋼で作られ、焼戻し温度より高い温度で研磨されていることが好ましい。
異なる周波数値f1、f2、...fi、...fn及び異なる振幅値Hの交番磁場を部品2上に生成するための磁化要素3と、
部品2内部の磁場の作用から派生するバルクハウゼンノイズの振幅の実効値MBNを決定するためのプローブ4と、
プローブ4によって捕捉されたバルクハウゼンノイズを処理して、部品2における応力の有効値σを発出するための処理ユニット5と、を実質的に備える。
所与の材料の場合、所与の周波数fiにおける実効値MBNの最大値MBNmaxは、最大微分磁化率χ’maxに依存すること、
ほとんどの材料の場合、非ヒステリシス微分磁化率χ’anは、最大微分磁化率χ’maxに等しいこと、及び
非ヒステリシス微分磁化率χ’anの逆数1/χ’anは、材料の有効応力値σの一次関数であることに気づいた。
2 部品
3 生成ステージ
4 ピックアップステージ
5 処理ユニット
8 自由表面
10 巻線
11 帯域フィルタ
12 増幅器
14 パワーアンプ
15 メモリステージ
20 分析ステージ
Claims (15)
- 磁化可能な材料で作られた部品(2)の有効応力値(σ)を決定するための装置であって、
変動する振幅(H)の磁場を生成する生成ステージ(3)と、
前記磁場の前記振幅(H)の変動に沿ってバルクハウゼンノイズ信号(MBN)を捕捉するピックアップステージ(4)と、を備え、
該装置が、
前記磁場の前記振幅(H)の変動に沿って前記信号(MBN)の最大値(MBNmax)の逆数(1/MBNmax)を計算する処理ユニット(5)を備え、
前記処理ユニット(5)が前記最大値の前記逆数(1/MBNmax)と前記有効応力値(σ)との間の線形関係を記憶するメモリステージ(15)を備えることを特徴とする、装置。 - 前記信号(MBN)をフィルタリングするための帯域フィルタ(11)を、前記ピックアップステージ(4)の下流でかつ前記メモリステージ(15)の上流に備えることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
- 前記生成ステージ(3)が、前記部品(2)の自由表面(8)からの第一距離(d1、d2)に関連付けられる少なくとも第一の周波数(f1、f2)で前記磁場を生成し、
前記帯域フィルタ(11)が、前記第一の周波数(f1、f2)と前記距離(d1、d2)には無関係の閾値周波数(f0)との間の周波数を有する前記信号(MBN)の成分を通過させることを特徴とする、請求項2に記載の装置。 - 前記生成ステージ(3)が、少なくとも第二の周波数(f2、f1)で前記磁場を生成し、
前記メモリステージ(15)が、前記第一及び第二の周波数(f1、f2)にそれぞれ関連付けられかつ前記部品(2)の前記表面からの第一及び第二距離(d1、d2)における前記有効応力値(σ)にそれぞれ関連付けられる第一及び第二の前記線形関係を記憶することを特徴とする、請求項2または3に記載の装置。 - 前記生成ステージ(3)が、前記表面(8)からの増大する距離(d1、d2、d3、di、...、dn)に関連付けられたある範囲の周波数(f1、f2、f3、fi、...、fn)で前記磁場を生成し、
前記処理ユニット(5)が、所与の距離(di)においてピックアップされた前記信号(MBN)から前記所与の距離(di)より小さい距離(d1、d2、...,、di−1)においてピックアップされた信号(MBN)を表す値を減算する分析ステージ(20)を備えることを特徴とする、請求項4に記載の装置。 - 前記分析ステージ(20)が、前記所与の距離(di)においてピックアップされた前記信号(MBN)から前記所与の距離(di)に先行する距離(di−1)においてピックアップされた前記信号(MBN)を減算することを特徴とする、請求項5に記載の装置。
- 前記メモリステージ(15)が、
前記振幅(H)の変動に沿った、所与の周波数(f1、f2)についての前記最大値の前記逆数(1/MBNmax)と有効作用応力値(σ)との間の第一線形関係と、
前記振幅(H)の変動に沿った、所与の周波数(f1、f2)についての前記最大値の前記逆数(1/MBNmax)と有効残留応力値(σ)との間の第二の線形関係と、を記憶することを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の装置。 - 前記第一線形関係及び前記第二線形関係の直線の傾きが、同じ材料で作られた部品(2)については等しいことを特徴とする、請求項7に記載の装置。
- 磁化可能な材料で作られた部品(2)の応力を決定する方法であって、
変動する振幅(H)の磁場を生成するステップと、
前記磁場の前記振幅(H)の変動に沿って前記部品(2)のバルクハウゼンノイズ信号(MBN)を捕捉するステップと、を含み、
前記磁場の前記振幅(H)の変動に沿って前記バルクハウゼンノイズ信号の最大値(MBNmax)の逆数(1/MBNmax)を計算するステップと、
前記最大値(MBNmax)の前記逆数(1/MBNmax)と有効応力値(σ)との間の線形関係によって前記部品(2)の有効応力値(σ)を計算するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 前記計算するステップの前にかつ前記捕捉するステップの後に、前記信号(MBN)をフィルタリングするステップを含むことを特徴とする、請求項9に記載の方法。
- 前記生成するステップが、前記部品(2)の自由表面(8)からの第一距離(d1、d2、...、dn)に関連付けられた第一の周波数(f1、f2、...、fn)で前記磁場を生成するステップを含み、
前記フィルタリングするステップが、前記第一の周波数(f1、f2、...、fn)と、前記第一距離(d1、d2、...、dn)には無関係の閾値周波数(f0)との間の前記信号(MBN)の周波数帯域をフィルタリングするステップを含むことを特徴とする、請求項10に記載の方法。 - 前記生成するステップが、さらに第二の周波数(f2)で前記磁場を生成するステップを含むことを特徴とする請求項10または11に記載の方法であって、
前記第一及び第二の周波数(f1、f2、...、fn;f2)にそれぞれ関連付けられかつ前記部品(2)の前記表面(8)からの第一及び第二距離(d1、d2、...,dn;d2)における前記有効応力値(σ)にそれぞれ関連付けられた前記第一及び第二線形関係を記憶するステップを含むことを特徴とする、請求項10または11に記載の方法。 - 前記生成するステップが、前記表面(8)からの増大する距離(d1、d2、d3、di、...、dn)に関連付けられたある範囲の周波数(f1、f2、f3、fi、...、fn)で前記磁場を生成するステップを含み、
前記計算するステップが、所与の距離(di)においてピックアップされた前記信号(MBN)から前記所与の距離(di)より小さい距離(di−1)においてピックアップされた信号(MBN)を減算する減算ステップを含むことを特徴とする、請求項12に記載の方法。 - 前記線形関係が計算される較正ステップを含むことを特徴とする請求項9〜13のいずれか一項に記載の方法であって、前記較正ステップが、
前記部品(2)の中に応力を生成するために前記部品(2)に荷重を加えるステップと、
x線回析によって前記有効応力値(σ)を測定するステップと、
各前記有効応力値(σ)において前記バルクハウゼンノイズ信号の最大値(MBNmax)の前記逆数(1/MBNmax)を決定するステップとを含む、請求項9〜13のいずれか一項に記載の方法。 - 処理ユニット(5)にロード可能であり、かつ実行されると、請求項9〜14のいずれか一項に記載の方法のステップを実施する、ソフトウェア製品。
Applications Claiming Priority (2)
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ITTO2010U000095 | 2010-05-21 | ||
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JP2013511751A Division JP5981420B2 (ja) | 2010-05-21 | 2011-05-23 | 磁化可能な材料で作られた部品の応力を決定する装置及び方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109933914A (zh) * | 2019-03-18 | 2019-06-25 | 北京工业大学 | 双相铁磁性材料磁滞及巴克豪森噪声信号的建模方法 |
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-
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