RU2590224C1 - Method of estimating bending stress in elements of structures - Google Patents
Method of estimating bending stress in elements of structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2590224C1 RU2590224C1 RU2015112783/28A RU2015112783A RU2590224C1 RU 2590224 C1 RU2590224 C1 RU 2590224C1 RU 2015112783/28 A RU2015112783/28 A RU 2015112783/28A RU 2015112783 A RU2015112783 A RU 2015112783A RU 2590224 C1 RU2590224 C1 RU 2590224C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- characteristic points
- section
- induction
- magnetic field
- average
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области диагностики технического состояния металлоконструкций, находящихся в рабочем состоянии.The invention relates to the field of diagnostics of the technical condition of metal structures in working condition.
Современная техническая диагностика конструкционных материалов ориентируется на методы и средства измерения и оценки остаточных и рабочих внутренних напряжений. Анализ методов контроля и оценки напряженно-деформированного состояния элементов работающих стальных конструкций показывает, что эффективность различных методов остается невысокой при их использовании непосредственно на оборудовании [1-5]. В частности, непригодность для контроля протяженных трубопроводов и конструкций, крупногабаритных изделий; не учитывается изменение структуры металла; невозможность оценки глубинных слоев металла для большинства методов контроля; требуется построение графиков на основе испытаний предварительно изготовленных образцов, которые, как правило, не отражают фактического энергетического состояния оборудования; требуется подготовка контролируемой поверхности и объектов контроля; сложность определения положения датчиков контроля по отношению к направлению действия максимальных напряжений и деформаций, определяющих надежность оборудования. Отсюда следует, что решение задачи экспериментального контроля и оценки реального напряженного состояния элементов конструкций на этапах производства и дальнейшей их эксплуатации в настоящее время является актуальной.Modern technical diagnostics of structural materials focuses on methods and means of measuring and evaluating residual and working internal stresses. Analysis of methods for monitoring and evaluating the stress-strain state of the elements of working steel structures shows that the effectiveness of various methods remains low when used directly on equipment [1-5]. In particular, unsuitability for control of long pipelines and structures, large-sized products; does not take into account changes in the structure of the metal the impossibility of assessing the deep layers of the metal for most control methods; it is necessary to build graphs based on tests of prefabricated samples, which, as a rule, do not reflect the actual energy state of the equipment; preparation of the controlled surface and objects of control is required; the difficulty of determining the position of the control sensors in relation to the direction of action of maximum stresses and strains that determine the reliability of the equipment. It follows that the solution of the problem of experimental control and assessment of the real stress state of structural elements at the stages of production and their further operation is currently relevant.
Предлагаемый способ решает задачу оценки изгибных напряжений в элементах, имеющих осе симметричную форму поперечного сечения, различного рода конструкций при их эксплуатации, изготовленных из однородного ферромагнитного материала.The proposed method solves the problem of assessing bending stresses in elements having an axis having a symmetrical cross-sectional shape, various kinds of structures during their operation, made of a homogeneous ferromagnetic material.
Поставленная задача решается с использованием результатов патентов [6-8]. Контролируемый участок протяженного элемента намагничивается путем создания симметричного магнитного поля относительно оси(осей) симметрии геометрической фигуры сечения элемента на его протяжении. При однородности материала элемента конструкции и отсутствии механических напряжений в нем, магнитная индукция в характерных точках сечений элемента, симметричных относительно оси(осей) на поверхности элемента, будет одинаковой по величине. При появлении механических напряжений на контролируемом участке элемента в его сечениях, согласно эффекту Виллари [9, 10], появляется не симметрия в картинах магнитного поля сечений. После измерений и нахождения разности абсолютных значений магнитной индукции в характерных точках сечений на участке контроля делается оценка его напряженного состояния.The problem is solved using the results of patents [6-8]. The controlled section of the extended element is magnetized by creating a symmetric magnetic field relative to the axis (axes) of symmetry of the geometric shape of the element’s cross section along its length. With the homogeneity of the material of the structural element and the absence of mechanical stresses in it, the magnetic induction at the characteristic points of the sections of the element that are symmetrical about the axis (axes) on the surface of the element will be the same in magnitude. When mechanical stresses appear on a controlled section of an element in its sections, according to the Villari effect [9, 10], non-symmetry appears in the pictures of the magnetic field of the sections. After measuring and finding the difference between the absolute values of the magnetic induction at the characteristic points of the cross sections in the control area, an assessment of its stress state is made.
При разработке предлагаемого способа был проведен эксперимент с прямоугольным стальным профилем при его изгибе, в результате которого была получена аналитическая зависимость между средней напряженностью в материале профиля и средней разностью абсолютных значений магнитной индукции в характерных точках сечений на контролируемом участке при упругой деформации профиля, которая по своей сути аналогична закону Гука [9, 10]. Краткие результаты эксперимента сводятся к следующему. Стальной прямоугольный профиль без дефектов длительное время использовался в качестве лабораторного образца в универсальном измерительном комплексе СМ1 по «Сопротивлению материалов». Стальной профиль (накладка) с размерами 92×35×788 мм состоит из центральной части (прямоугольный профиль) с размерами 92×5,2×232 мм и периферийных частей (двутавр), сталь марки СТ45, фиг. 1-3. При проведении экспериментов использовались намагничивающая система МСН14 и магнитометр дефектоскопический МФ-23ИМ. Образец закреплялся по концам, сверху образца прикладывалась изгибающая сила F=F1+F7, которая делится на две равные силы F1 и F7, сосредоточенные в районе первого и седьмого сечений на расстоянии 125 мм от центра профиля каждая, силы прилагаются по всей ширине верхней грани профиля, фиг. 1 и фиг. 2. Испытуемый центральный участок образца разбит на семь сечений: центр указан под номером 4, по три сечения слева и справа от центра через 40 мм каждое. По периметру сечений на образце отмечены характерные точки от B1 до В8, фиг. 3. Сила F при испытаниях образца варьировалась в пределах его упругих свойств.When developing the proposed method, an experiment was carried out with a rectangular steel profile when it was bent, as a result of which an analytical relationship was obtained between the average tension in the material of the profile and the average difference in the absolute values of the magnetic induction at the characteristic points of the cross sections in a controlled area with elastic deformation of the profile, which essentially similar to Hooke's law [9, 10]. Brief results of the experiment are as follows. A defect-free steel rectangular profile has been used for a long time as a laboratory sample in the CM1 universal measuring complex for “Material Resistance”. Steel profile (overlay) with dimensions of 92 × 35 × 788 mm consists of a central part (rectangular profile) with dimensions of 92 × 5.2 × 232 mm and peripheral parts (I-beam), steel grade ST45, FIG. 1-3. During the experiments, the magnetizing system MSN14 and the defectoscopic magnetometer MF-23IM were used. The sample was fixed at the ends, a bending force F = F 1 + F 7 was applied on top of the sample, which is divided into two equal forces F 1 and F 7 concentrated in the region of the first and seventh sections at a distance of 125 mm from the center of the profile each, forces are applied throughout the width of the upper edge of the profile, FIG. 1 and FIG. 2. The test central portion of the sample is divided into seven sections: the center is indicated by
Перед проведением экспериментов было установлено отсутствие остаточной намагниченности образца. При испытаниях образец намагничивался на контролируемом участке в целях создания осесимметричной картины магнитного поля относительно осей симметрии прямоугольного сечения, фиг. 3. На контролируемом участке образца измерялись величины магнитной индукции в характерных точках сечений при отсутствии внешней изгибающей силы F=0, а также при приложении изгибающей силы двух значений F=1,5 кН и F=3 кН. Кривые распределения магнитной индукции по длине контролируемого участка в попарно симметричных точках B1 и В2, В3 и В4, В5 и В6 практически совпадают по величине друг с другом в каждом сечении. На фиг. 5 показаны графики распределения магнитной индукции в попарно симметричных относительно меньшей оси симметрии сечения точках 7 и 8, которые отличаются в каждом сечении друг от друга. При этом графики изменения индукции в характерных точках В1, В2 и В7 практически совпадают друг с другом, также как и графики распределения индукции в характерных точках В5, В6 и В8, которые принадлежат верхней и нижней граням профиля, соответственно. Прямо противоположные знаки у индукции в характерных точках указанных граней, соответствуют двум магнитным полюсам, образовавшихся в результате намагничивания контролируемого участка профиля. На фиг. 6 представлены графики распределения модулей (абсолютных значений) |В7| и |В8| на контролируемом участке образца. В дальнейшем будем рассматривать разность модулей магнитной индукции в характерных точках 7 и 8, как средних представителей верхней и нижней граней профиля, соответственно.Before the experiments, the absence of residual magnetization of the sample was established. During testing, the sample was magnetized in a controlled area in order to create an axisymmetric picture of the magnetic field relative to the symmetry axes of a rectangular section, FIG. 3. In the controlled area of the sample, the magnetic induction values were measured at the characteristic points of the cross sections in the absence of an external bending force F = 0, as well as when two bending forces were applied, F = 1.5 kN and F = 3 kN. The distribution curves of the magnetic induction along the length of the controlled section at pairwise symmetric points B 1 and B 2 , B 3 and B 4 , B 5 and B 6 practically coincide in value with each other in each section. In FIG. 5 shows graphs of the distribution of magnetic induction at
Графики разности модулей этих значений ΔВ78=|В7|-|В8| по длине испытуемого участка приведены на фиг. 7 при F=0 и на фиг. 8 при приложении внешней изгибающей силы F≠0. Анализ графиков распределения индукции при нулевой изгибающей силе F=0, представленных на фиг. 4-7 показывает, что на исследуемом участке профиля в металле существует остаточная напряженность, при этом распределение ее неравномерное. Так, на участках второго, третьего, пятого и шестого сечений напряженность в металле повышена по сравнению с остальными участками. При этом зоны повышенного напряжения не симметричны и смещены в сторону нижней грани образца (В8 больше В7 по модулю), что хорошо отражено на графиках фиг. 5 и фиг. 6, а также графиком зависимости ΔВ78, фиг. 7. Так как опытный образец профиля крепится в лабораторной установке СМ1 единообразно, то нижняя часть профиля при проведении экспериментов постоянно растягивается, а верхняя - сжимается. При идеальных условиях граница этих разнонаправленных напряжений в образце должна проходить по средней линии вдоль образца и совпадать в сечении с горизонтальной линией симметрии. На фиг. 4 графики 3 и 4 индукции В3 и В4 в характерных точках, лежащих на горизонтальной оси симметрии сечения профиля, отклоняются от нулевой оси в сторону зоны повышенного остаточного напряжения, т.е. к нижней части образца. Среднее значение разности магнитной индукции ΔВ78 на контролируемом отрезке образца равно -1,26 мТл. Таким образом, в силу длительного использования образца по назначению в лабораторной установке выявлены начальные (остаточные) внутренние напряжения в нем, при этом видимые признаки деформации образца отсутствовали.Graphs of the difference in the modules of these values ΔВ 78 = | В 7 | - | В 8 | along the length of the test section are shown in FIG. 7 at F = 0 and in FIG. 8 when applying an external bending force F ≠ 0. The analysis of the graphs of the distribution of induction at zero bending force F = 0 shown in FIG. 4-7 shows that in the studied section of the profile in the metal there is a residual tension, while its distribution is uneven. So, in areas of the second, third, fifth and sixth sections, the tension in the metal is increased in comparison with the rest of the sections. In this case, the zones of increased voltage are not symmetrical and are shifted towards the lower edge of the sample (B 8 is greater than B 7 modulo), which is well reflected in the graphs of FIG. 5 and FIG. 6, as well as a plot of ΔB 78 , FIG. 7. Since the prototype profile is mounted uniformly in the CM1 laboratory unit, the lower part of the profile is constantly stretched during experiments, and the upper one is compressed. Under ideal conditions, the boundary of these multidirectional stresses in the sample should pass along the midline along the sample and coincide in cross section with a horizontal line of symmetry. In FIG. 4
После приложения внешней изгибающей силы величинами F=1,5 кН и F=3 кН распределение магнитной индукции по длине образца в характерных точках становится отличным от аналогичного распределения ее при F=0.After applying an external bending force with values of F = 1.5 kN and F = 3 kN, the distribution of magnetic induction along the length of the sample at characteristic points becomes different from its similar distribution at F = 0.
На графиках фиг. 8 видно перераспределение внутреннего напряжения по длине контролируемого участка профиля в зависимости от приложенной величины изгибающей силы F, с учетом остаточной напряженности на этом участке. Из графиков фиг. 8 распределения разности модулей магнитной индукции в двух характерных точках сечения профиля 7 и 8 по длине образца ΔВ78=|В7|-|В8| (кривая 1 - при F=0 кН; кривая 2 - при F=1,5 кН; кривая 3-при F=3 кН) следует, что среднее значение ΔВ78 на опытном участке профиля, равное, соответственно, -1,26; -1,63 и -2,13 мТл увеличивается по абсолютному значению по мере приложения возрастающей изгибающей силы.In the graphs of FIG. Figure 8 shows the redistribution of internal stress along the length of the controlled section of the profile depending on the applied value of the bending force F, taking into account the residual tension in this section. From the graphs of FIG. 8 of the distribution of the difference of the magnetic induction modules at two characteristic points of the section of the
Найдем аналитическую зависимость между величиной изгибающей силы F и величиной среднего приращения разности абсолютных значений индукции ΔВ78, а также сделаем оценку эквивалентной изгибающей силы F0, которая привела к среднему остаточному напряжению на контролируемом участке профиля. Воспользуемся следующими соотношениями:We find the analytical relationship between the value of the bending force F and the average increment of the difference in the absolute values of the induction ΔВ 78 , and also make an estimate of the equivalent bending force F 0 , which led to the average residual stress in the controlled section of the profile. We use the following relations:
где δВ78 - приращение средней разности модуля |ΔВ78| по отношению к начальной средней разности модуля индукции |ΔВ78(0)|; ΔВ78(0) - средняя разность модулей индукции в характерных точках 7 и 8 при отсутствии внешней изгибающей силы F=0.where δВ 78 is the increment of the average difference of the module | ΔВ 78 | in relation to the initial average difference of the induction module | ΔВ 78 (0) |; ΔВ 78 (0) is the average difference between the induction modules at
Введем относительное приращение средней разности модулей индукции в характерных точках ΔВ*78 для оценки величины средних приращений |ΔВ78| по отношению к начальному приращению |ΔВ78(0)| при изменении внешней изгибающей силы:Let us introduce the relative increment of the average difference between the induction modules at the characteristic points ΔВ * 78 to estimate the average increments | ΔВ 78 | in relation to the initial increment | ΔВ 78 (0) | when changing external bending force:
Экспериментальные данные и введенные показатели поместим в таблицу 1.The experimental data and the entered indicators will be placed in table 1.
Согласно данных четвертого столбца таблицы 1 следует, что относительное приращение средней разности модулей индукции в характерных точках ΔВ*78 в процентном отношении довольно значительно и составляет 29% и 69% для F=1,5 кН и F=3 кН, соответственно, что говорит о достаточной информативности введенных показателей (1) и (2).According to the data of the fourth column of Table 1, it follows that the relative increment of the average difference between the induction modules at the characteristic points ΔВ * 78 in percentage terms is quite significant and is 29% and 69% for F = 1.5 kN and F = 3 kN, respectively, which says sufficient information content of the introduced indicators (1) and (2).
На фиг. 9 приведен график зависимости внешней изгибающей силы F от δВ78, построенный по данным табл. 1.In FIG. 9 shows a graph of the dependence of the external bending force F on δB 78 , constructed according to the table. one.
Экспериментальная кривая F(δB78) фиг. 9 близка к линейной зависимости и может быть использована для определения внешней изгибающей силы по приращению средней разности модуля δВ78.Experimental curve F (δB 78 ) of FIG. 9 is close to a linear dependence and can be used to determine the external bending force by incrementing the average modulus difference δB 78 .
На фиг. 10 показан график зависимости изгибающей силы F от средней разности магнитной индукции ΔВ78, построенный по данным табл. 1.In FIG. 10 shows a graph of the dependence of the bending force F on the average difference of the magnetic induction ΔВ 78 , constructed according to the table. one.
Аппроксимируем экспериментальную зависимость F(ΔB78) (фиг. 10) линейной функцией:We approximate the experimental dependence F (ΔB 78 ) (Fig. 10) by a linear function:
где сила F0 - эквивалент средней изгибающей силы, которая привела симметричное магнитное поле ненагруженного профиля (без внутренних напряжений на рассматриваемом участке профиля) к не симметрии магнитного поля в характерных точках 7 и 8, сделав среднюю разность магнитной индукции ΔВ78(0), неравной нулю; К - коэффициент пропорциональности.where the force F 0 is the equivalent of the average bending force that led the symmetric magnetic field of the unloaded profile (without internal stresses in the considered section of the profile) to the non-symmetry of the magnetic field at
По двум точкам экспериментальной кривой (фиг. 10) с координатами точек (ΔВ78; F): т. 1 - (-1,26;0) и т. 2 - (-2,13;3) составим систему линейных уравнений и решим ее относительно F0 и K:For two points of the experimental curve (Fig. 10) with the coordinates of the points (ΔВ 78 ; F): t. 1 - (-1.26; 0) and t. 2 - (-2.13; 3) we compose a system of linear equations and we solve it with respect to F 0 and K:
F0=-4,34 кН=-4,34-103 Н и K=-3,45 кН/мТл=-3,45·106 Н/Тл.F 0 = -4.34 kN = -4.34-10 3 N and K = -3.45 kN / mTl = -3.45 · 10 6 N / T.
Тогда зависимость (4) примет вид:Then the dependence (4) takes the form:
Отсюда следует, что средняя остаточная напряженность в образце будет пропорциональна эквивалентной изгибающей силе F0=4,34кН, приложенной в вертикальной плоскости образца в том же направлении. Отметим, что в горизонтальной плоскости образца остаточной напряженности не наблюдается, согласно экспериментальным кривым при нулевой внешней изгибающей силе F=0, фиг. 4. Из графиков (фиг. 4) следует, что разности магнитной индукции в соответствующих характерных попарно симметричных точках сечений образца по его длине ΔB12=ΔB1-ΔВ2, ΔВ34=ΔВ3-ΔВ4 и ΔВ56=ΔВ5-ΔВ6 практически равны нулю. Графики указанных экспериментальных кривых показывают следы трех плоскостей распределения остаточной напряженности в материале образца по его длине.It follows that the average residual tension in the sample will be proportional to the equivalent bending force F 0 = 4.34 kN applied in the vertical plane of the sample in the same direction. Note that in the horizontal plane of the sample, no residual tension is observed, according to the experimental curves at zero external bending force F = 0, FIG. 4. From the graphs (Fig. 4) it follows that the differences in magnetic induction at the corresponding characteristic pairwise symmetric points of the cross sections of the sample along its length ΔB 12 = ΔB 1 -ΔB 2 , ΔB 34 = ΔB 3 -ΔB 4 and ΔB 56 = ΔB 5 - ΔB 6 are practically zero. The graphs of these experimental curves show traces of the three planes of the distribution of the residual tension in the sample material along its length.
Оценим среднюю напряженность в стали образца на его контролируемом участке. По аппроксимирующей функции (4) найдем среднюю суммарную изгибающую силу F*, участвующую в создании напряженности в материале образцаWe estimate the average tension in the steel of the sample in its controlled area. Using the approximating function (4), we find the average total bending force F * participating in the creation of tension in the sample material
Среднюю нормальную напряженность σ * на рассматриваемом участке профиля найдем по определению:The average normal tension σ * in the considered section of the profile will be found by definition:
С учетом (6) выражение (7) перепишем в виде:In view of (6), expression (7) can be rewritten in the form:
где в выражениях (6) и (7) обозначено: S - площадь сечения профиля на контролируемом участке образца; k=K/S - коэффициент пропорциональности между средней напряженностью и средним приращением разности модулей индукции в характерных точках 7 и 8 на контролируемом участке образца.where in expressions (6) and (7) it is indicated: S is the cross-sectional area of the profile in the controlled area of the sample; k = K / S is the coefficient of proportionality between the average tension and the average increment of the difference of the induction modules at
Для экспериментальных данных при площади сечения испытуемой части профиля S=288·10-6 м2, коэффициент k примет значение:For experimental data with a cross-sectional area of the tested part of the profile S = 288 · 10 -6 m 2 , the coefficient k will take the value:
а средняя нормальная напряженность σ * на рассматриваемом участке образца, согласно (8), будет определяться зависимостью:and the average normal tension σ * in the considered section of the sample, according to (8), will be determined by the dependence:
Так как верхние слои в каждом сечении образца сжимаются, а нижние - растягиваются, то среднюю напряженность верхних и нижних слоев примем равной по абсолютной величине σ, тогда с учетом выражения (8) можно записать:Since the upper layers in each section of the sample are compressed, and the lower ones are stretched, we take the average tension of the upper and lower layers to be equal in absolute value to σ, then, taking into account expression (8), we can write:
В выражении (11) распишем разность магнитной индукции в характерных точках 7 и 8. Так как магнитное поле создается осесимметричным относительно геометрической фигуры сечения и материал образца изоморфный, то для величин индукции в характерных точках сечений образца справедливы выражения:In expression (11), we write the difference in magnetic induction at
Здесь В0 - значение модуля индукции, соответствующее симметричному магнитному полю при отсутствии изгибных напряжений в характерных точках; ΔВ - абсолютное приращение индукции, согласно эффекта Виллари [9]. Тогда разность магнитной индукции в характерных точках 7 и 8 в соответствии с (1), (12) и (13) запишетсяHere B 0 is the value of the induction modulus corresponding to a symmetric magnetic field in the absence of bending stresses at characteristic points; ΔВ is the absolute increment of induction, according to the Villari effect [9]. Then the difference in magnetic induction at
где знак «-» указывает направление изгиба образца. Из полученных выражений (12) - (14) следует, что абсолютное значение B0, связанное с величиной напряженности намагничивающего поля, не играет роли в величине разности индукции в выбранных характерных точках ΔB78.where the “-" sign indicates the direction of bending of the sample. From the obtained expressions (12) - (14) it follows that the absolute value of B 0 associated with the magnitude of the magnetizing field does not play a role in the magnitude of the difference in induction at the selected characteristic points ΔB 78 .
Перепишем выражение (11) с учетом (14) для их модулей:We rewrite expression (11) with allowance for (14) for their modules:
Полученная зависимость (15) аналогична закону Гука [9]:The resulting dependence (15) is similar to Hooke's law [9]:
где Е - модуль упругости (модуль Юнга), ε - относительная линейная деформация.where E is the elastic modulus (Young's modulus), ε is the relative linear deformation.
По аналогии с законом Гука (16) в выражении (15) коэффициент k назовем модулем магнитной упругости, а абсолютное приращение магнитной индукции ΔВ - магнитной деформацией, т.к. она является приращением магнитной индукции, которое вызывает искажение симметрии магнитного поля в характерных точках, связанных с внутренним напряжением в сечениях образца.By analogy with Hooke's law (16) in expression (15), the coefficient k is called the modulus of magnetic elasticity, and the absolute increment of magnetic induction ΔB is called magnetic deformation, since it is an increment of magnetic induction, which causes a distortion of the symmetry of the magnetic field at characteristic points associated with the internal voltage in the cross sections of the sample.
Приравняем напряженности в выражениях (15) и (16):We equate the tension in the expressions (15) and (16):
Из решения уравнения (17) найдем зависимость относительной линейной деформации ε от магнитной деформации ΔВ:From the solution of equation (17) we find the dependence of the relative linear strain ε on the magnetic strain ΔB:
здесь
С учетом выражения (15) относительная линейная деформация может быть выражена через среднюю разность магнитной индукций в характерных точках ΔВ78:Given expression (15), the relative linear deformation can be expressed in terms of the average difference of the magnetic inductions at the characteristic points ΔВ 78 :
Используя соотношение (19), значение модуля магнитной упругости (9)
Полученное значение относительной линейной деформации в выражении (20) показывает достаточную чувствительность разработанного способа. Таким образом, выражения (15), (18) и (19) дают возможность использовать существующий аппарат теории упругости [9] для анализа изгибных напряжений элементов конструкций без их разборки и разрушения.The obtained value of the relative linear strain in expression (20) shows sufficient sensitivity of the developed method. Thus, expressions (15), (18), and (19) make it possible to use the existing apparatus of the theory of elasticity [9] to analyze the bending stresses of structural elements without disassembling and breaking them.
С учетом изложенного предлагаемый способ оценки изгибных напряжений в элементах рабочих конструкций, изготовленных из однородного ферромагнитного материала, имеющих симметричную форму поперечного сечения, заключается в том, что по образцу(аналогу) элемента конструкции (или на действующем рабочем элементе конструкции, если это возможно) при разных значениях внешней изгибающей силы в пределах упругих свойств элемента определяется аналитическая зависимость между средней напряженностью и средней абсолютной разностью магнитной индукции в характерных точках сечений на контролируемом участке. Полученная аналитическая зависимость в дальнейшем используется для оценки изгибных напряжений на элементах конструкций, находящихся в рабочем состоянии. В этих целях на контролируемом участке элемента конструкции, находящейся в рабочем состоянии, создается симметричное магнитное поле относительно геометрической фигуры сечения элемента, измеряется индукция магнитного поля в характерных точках сечений, определяется средняя разность абсолютных значений магнитной индукции в требуемых характерных точках и по полученной ранее аналитической зависимости находится среднее оценочное значение напряженности на контролируемом участке элемента.Based on the foregoing, the proposed method for assessing bending stresses in the elements of the working structures made of a homogeneous ferromagnetic material having a symmetrical cross-sectional shape, is that according to the sample (analogue) of the structural element (or on the current working structural element, if possible) with different values of the external bending force within the elastic properties of the element determines the analytical dependence between the average tension and the average absolute difference of the magnetic induction and at the characteristic points of the cross sections in the controlled area. The obtained analytical dependence is subsequently used to assess bending stresses on structural members in working condition. To this end, a symmetric magnetic field is created in the controlled portion of the structural element in working condition with respect to the geometric shape of the element’s cross section, the magnetic field induction is measured at the characteristic points of the cross sections, the average difference between the absolute values of the magnetic induction at the required characteristic points and the previously obtained analytical dependence is determined is the average estimated value of tension in a controlled area of the element.
Технический результат реализации способа заключается в возможности обеспечения оперативной оценки изгибных напряжений в материале элементов конструкций, находящихся в рабочем состоянии, с помощью простых мобильных технических средств.The technical result of the implementation of the method lies in the possibility of providing an operational assessment of bending stresses in the material of structural elements in working condition using simple mobile technical means.
Информационные источникиInformation sources
1. Неразрушающий контроль в промышленности. Магнитный контроль. /Горбаш В.Г., Делендик М.Н., Павленко П.Н. Неразрушающий контроль и диагностика. 2011, №2.1. Non-destructive testing in industry. Magnetic control. / Gorbash V.G., Delendik M.N., Pavlenko P.N. Nondestructive testing and diagnostics. 2011, No. 2.
2. Алешин Н.П. Физические методы неразрушающего контроля сварных соединений: учебное пособие. - М.: Машиностроение, 2006. - 368 с.2. Aleshin N.P. Physical methods of non-destructive testing of welded joints: a training manual. - M.: Mechanical Engineering, 2006. - 368 p.
3. Шур Е.А. Повреждения рельсов. - М.: Интекс, 2012. - 192 с.3. Shur EA Rail damage. - M .: Intex, 2012 .-- 192 p.
4. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т./ Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 4: В 3 кн. Кн. 1. В.А. Анисимов, Б.И. Каторгин, А.Н. Куценко и др. Акустическая тензометрия. Кн. 2. Г.С. Шелихов. Магнитопорошковый метод контроля. Кн. 3. М.В. Филинов. Капиллярный контроль. - 2-е изд., испр. - М.: Машиностроение, 2006. - 736 с.: ил.4. Non-destructive testing: Reference: In 8 t. / Under the total. ed. V.V. Klyueva. T. 4: In 3 book.
5. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т./ Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 6: В 3 кн. Кн. 1. В.В. Клюев, В.Ф. Мужицкий, Э.С. Горкунов, В.Е. Щербинин. Магнитные методы контроля. Кн. 2. В.Н. Филинов, А.А. Кеткович, М.В. Филинов. Оптический контроль. Кн. 3. В.И. Матвеев. Радиоволновой контроль. - 2-е изд., испр. - М.: Машиностроение, 2006. - 848 с.: ил.5. Non-destructive testing: Reference: In 8 t. / Under the total. ed. V.V. Klyueva. T. 6: In 3 book.
6. Пат. №2441227, Российская Федерация, RU 2441227 C1, МПК G01N 27/72 (2006.1). Способ магнитной дефектоскопии изделий в напряженном состоянии. /Степанов А.П., Милованов А.И., Степанов М.А. Заявитель и патентообладатель Иркут. гос. ун-т путей сообщен. - №2010121417/28, заявл. 26.05.2010, опубл. 27.01.2012. Бюл. №3. - 3 с.6. Pat. No. 2441227, Russian Federation, RU 2441227 C1, IPC G01N 27/72 (2006.1). The method of magnetic inspection of products in tension. / Stepanov A.P., Milovanov A.I., Stepanov M.A. Applicant and patent holder Irkut. state unt-t paths communicated. - No. 2010121417/28, declared 05/26/2010, publ. 01/27/2012. Bull.
7. Пат. №2452943. Российская Федерация, RU 2452943 C1, МПК G01N 27/82 (2006.1). Способ обнаружения изгибных напряжений. /Степанов А.П., Степанов М.А., Милованов А.И., Саломатов В.Н. Заявитель и патентообладатель Иркут. гос. ун-т путей сообщен. - №2010142042/28, заявл. 13.10.2010, опубл. 10.06.2012. Бюл. №16. - 5 с.7. Pat. No. 2452943. Russian Federation, RU 2452943 C1, IPC G01N 27/82 (2006.1). A method for detecting bending stresses. / Stepanov A.P., Stepanov M.A., Milovanov A.I., Salomatov V.N. Applicant and patent holder Irkut. state unt-t paths communicated. - No. 2010142042/28, declared 10/13/2010, publ. 06/10/2012. Bull. No. 16. - 5 sec.
8. Пат. №2455634. Российская Федерация, RU 2455634 C1, МПК G01N 27/80 (2006.1). Способ оценки запаса прочности изделий в процессе эксплуатации. /Степанов А.П., Степанов М.А., Милованов А.И., Милованова Е.А., Саломатов В.Н. Заявитель и патентообладатель Иркут. гос. ун-т путей сообщен. - №2010145975/28, заявл. 10.11.2010, опубл. 10.07.2012. Бюл. №19. - 5 с.8. Pat. No. 2455634. Russian Federation, RU 2455634 C1, IPC G01N 27/80 (2006.1). A method for evaluating the safety factor of products during operation. / Stepanov A.P., Stepanov M.A., Milovanov A.I., Milovanova E.A., Salomatov V.N. Applicant and patent holder Irkut. state unt-t paths communicated. - No. 2010145975/28, declared 11/10/2010, publ. 07/10/2012. Bull. No. 19. - 5 sec.
9. Физическая энциклопедия, http://allphvsics.ru.9. Physical encyclopedia, http://allphvsics.ru.
10. Белов К.П. Магнитные превращения. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1959. - 260 с.10. Belov K.P. Magnetic transformations. - M .: State publishing house of physical and mathematical literature, 1959. - 260 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015112783/28A RU2590224C1 (en) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | Method of estimating bending stress in elements of structures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015112783/28A RU2590224C1 (en) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | Method of estimating bending stress in elements of structures |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2590224C1 true RU2590224C1 (en) | 2016-07-10 |
Family
ID=56371659
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015112783/28A RU2590224C1 (en) | 2015-04-07 | 2015-04-07 | Method of estimating bending stress in elements of structures |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2590224C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018231186A1 (en) | 2017-06-16 | 2018-12-20 | Kalenychenko Oleksandr Hryhorovych | System and method for determining the structure of electromagnetic field and object material |
RU2716173C1 (en) * | 2019-06-03 | 2020-03-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) | Method of determining deformations, stresses, forces and operating loads in elements of operated metal structures |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452943C1 (en) * | 2010-10-13 | 2012-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ИрГУПС (ИрИИТ) | Method of detecting bending stress |
RU2455634C1 (en) * | 2010-11-10 | 2012-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | Method of estimating margin of safety of articles during use |
US20130147471A1 (en) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | Ndt Technologies, Inc. | Magnetic inspection device and method |
RU2521753C1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | On-line detection method of defects and mechanical stresses in extended structures |
-
2015
- 2015-04-07 RU RU2015112783/28A patent/RU2590224C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452943C1 (en) * | 2010-10-13 | 2012-06-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ИрГУПС (ИрИИТ) | Method of detecting bending stress |
RU2455634C1 (en) * | 2010-11-10 | 2012-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | Method of estimating margin of safety of articles during use |
US20130147471A1 (en) * | 2011-12-07 | 2013-06-13 | Ndt Technologies, Inc. | Magnetic inspection device and method |
RU2521753C1 (en) * | 2013-01-09 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | On-line detection method of defects and mechanical stresses in extended structures |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2018231186A1 (en) | 2017-06-16 | 2018-12-20 | Kalenychenko Oleksandr Hryhorovych | System and method for determining the structure of electromagnetic field and object material |
RU2716173C1 (en) * | 2019-06-03 | 2020-03-06 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) | Method of determining deformations, stresses, forces and operating loads in elements of operated metal structures |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yao et al. | Experimental research on metal magnetic memory method | |
Hanabusa et al. | Numerical verification of a biaxial tensile test method using a cruciform specimen | |
Huang et al. | Stress concentration impact on the magnetic memory signal of ferromagnetic structural steel | |
CN107144627A (en) | Conductive solids Non-Destructive Testing circuit and the continuous stress quantitative evaluating method based on it | |
Yao et al. | Nondestructive evaluation of contact damage of ferromagnetic materials based on metal magnetic memory method | |
RU2590224C1 (en) | Method of estimating bending stress in elements of structures | |
Huang et al. | Analysis of plane Couette shear test of granular media in a Cosserat continuum approach | |
Moharrami et al. | Numerical study of the effect of yield strain and stress ratio on the measurement accuracy of biaxial residual stress in steels using indentation | |
Gong et al. | Study on stress measurement for steel bars inside RC beams based on self-magnetic flux leakage effect | |
RU2599069C1 (en) | Method of determining endurance limit of material at tension-compression | |
JP2007064817A (en) | Quenching depth measuring instrument | |
Naimark et al. | Critical Dynamics of Damage to Composites and Two-Parameter Fracture Criteria | |
Arifin et al. | Evaluating the contraction value of ferromagnetic material at early fatigue loading stage using magnetic flux leakage signature | |
Glaser et al. | Comparison between Stereo Optical Strain Measurements and Finite Element Results in Stress Concentration Zones | |
RU2700328C2 (en) | Method for determining the limit of endurance of material in bending | |
Sim et al. | Stress estimation using digital image correlation for prestressed bridge monitoring | |
Zenkov et al. | Analysis of strain state prismatic samples for mechanical testing of the biaxial stretching method digital image correlation | |
RU2582231C1 (en) | Method of testing for sulphide cracking of metal of electric welded and seamless pipes | |
RU2706106C1 (en) | Method of determining service life of steel articles | |
CN103792280B (en) | Magnetic nondestructive testing method for contact damage inversion of ferromagnetic material | |
Arola et al. | FEM-Modeling of bendability of ultra-high strength steel | |
RU170693U1 (en) | SAMPLE FOR MECHANICAL TESTS | |
CN103698214B (en) | A kind of measure the method for material Micro Mechanical Properties under stress effect | |
Regodic et al. | Development of omega deformeter | |
Jurendic et al. | Damage and Failure Model Characterization for High Strength AA6000 Automotive Aluminium Alloys |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180408 |