RU2687892C1 - Flat metal sample for mechanical tests - Google Patents
Flat metal sample for mechanical tests Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687892C1 RU2687892C1 RU2018132106A RU2018132106A RU2687892C1 RU 2687892 C1 RU2687892 C1 RU 2687892C1 RU 2018132106 A RU2018132106 A RU 2018132106A RU 2018132106 A RU2018132106 A RU 2018132106A RU 2687892 C1 RU2687892 C1 RU 2687892C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- current
- heads
- mechanical tests
- flat metal
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
- G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
Abstract
Description
Изобретение относится к области испытательной техники и может быть использовано для получения информации об изменении электромагнитных свойств металлических образцов при их механических испытаниях, например, на растяжение или степени усталости при циклических нагрузках.The invention relates to the field of testing equipment and can be used to obtain information about changes in the electromagnetic properties of metal samples during their mechanical tests, for example, tensile or fatigue during cyclic loads.
Для оценки методами неразрушающего контроля технического состояния металла необходимо иметь взаимосвязь между механическими характеристиками металла (степенью усталости, уровнем механических напряжений, степенью деформации) и регистрируемыми соответствующими методами неразрушающего контроля свойствами металла.To assess the technical condition of the metal using non-destructive testing methods, it is necessary to have a relationship between the mechanical characteristics of the metal (degree of fatigue, level of mechanical stresses, degree of deformation) and the properties of the metal recorded by appropriate methods of non-destructive testing.
Одним из наиболее эффективных и простых в реализации методов неразрушающего контроля, используемых для оценки технического состояния металла, является электропотенциальный метод неразрушающего контроля. Возможность его применения связана с тем, что удельное электрическое сопротивление металла в процессе циклической нагрузки, при деформации и с увеличением механических напряжений изменяется [Наумов Н.М., Микляев П.Г. Резистометрический неразрушающий контроль деформируемых алюминиевых сплавов. - М.: Металлургия, - 1974. - С. 166-172.]. Это отражается на распределении электрического потенциала на поверхности металла при пропускании по нему электрического тока. Измеряя величину электрического напряжения U12 между точками 1 и 2 на поверхности контролируемого участка (электропотенциальный сигнал) и имея взаимосвязь между величиной U12 и контролируемым механическим параметром Рм металла, можно оценить величину Рм на контролируемом участке.One of the most effective and easy-to-implement non-destructive testing methods used to assess the technical state of a metal is the electropotential non-destructive testing method. The possibility of its use is related to the fact that the specific electrical resistance of a metal during a cyclic load, during deformation and with an increase in mechanical stresses changes [Naumov NM, Miklyaev PG. Resistometric non-destructive testing of wrought aluminum alloys. - M .: Metallurgy, - 1974. - P. 166-172.]. This is reflected in the distribution of the electric potential on the metal surface when an electric current is passed through it. Measuring the magnitude of the electric voltage U 12 between
Для получения зависимости U12=U12 (Рм) в процессе механических испытаний образца, по нему через токовые проводники, электрически соединенные с образцом, пропускают электрический ток известной величины и измеряют изменение электрического напряжения U12 между потенциальными электродами, электрически соединенными с поверхностью образца. Для проведения соответствующих измерений при механических испытаниях применяют различные типы образцов, в том числе, и плоские.To obtain the dependence of U 12 = U 12 (P m ) in the process of mechanical testing of the sample, through it through current conductors electrically connected to the sample, pass an electric current of known value and measure the change in the electric voltage U 12 between the potential electrodes electrically connected to the sample surface . For carrying out the corresponding measurements at mechanical tests, various types of samples are used, including flat ones.
Известен плоский металлический образец для механических испытаний, выполненный в виде вытянутой прямоугольной рабочей части и находящихся на его торцах головок, предназначенных для захвата зажимами испытательной машины [ГОСТ 11701-84 Металлы. Методы испытаний на растяжение тонких листов и лент (с Изменениями №1, 2) Постановление Госстандарта СССР от 17.07.1984 №2514ГОСТ от 17.07.1984 №11701-841. Приложение 1, черт. 1 и 2.].Known flat metal sample for mechanical testing, made in the form of an elongated rectangular working part and located at its ends of the heads, designed to capture the clips of the testing machine [GOST 11701-84 Metals. Test methods for stretching thin sheets and tapes (with Amendments No. 1, 2) Resolution of the USSR State Standard of 07/17/1984 No. 2514 GOST of 07/17/1984 No. 11701-841.
Головки могут иметь ту же ширину, что и рабочая часть образца или иметь большую ширину. Обычно переход от более широкой части головки к более узкой рабочей части образца выполняется плавно и имеет форму четверти окружности соответствующего радиуса. Наличие головок позволяет увеличить площадь механического контакта захвата испытательной машины с образцом, повышая надежность его фиксации. При этом ширина головки выбирается меньше и равной ширине захватов испытательной машины.The heads may have the same width as the working part of the sample or have a large width. Usually, the transition from the wider part of the head to the narrower working part of the sample is smooth and takes the form of a quarter of a circle of the corresponding radius. The presence of heads allows you to increase the area of mechanical contact capture test machine with the sample, increasing the reliability of its fixation. In this case, the width of the head is chosen smaller and equal to the width of the grippers of the testing machine.
Недостаток известного образца состоит в невозможности обеспечения оптимальных условий измерения, достигаемых при равномерном распределении плотности тока по всей длине рабочей части образца и обеспечении ее стабильной величины в процессе измерений.The disadvantage of the known sample is the impossibility of providing optimal measurement conditions achieved with a uniform distribution of current density along the entire length of the working part of the sample and ensuring its stable value in the measurement process.
Это связано с тем, что электрический ток через известный образец во время испытаний может быть создан только с помощью проводов, подключаемых к его участкам, находящимся между головками. Соединение может выполнено, например, при помощи сварки или через зажимы.This is due to the fact that the electric current through a known sample during the test can only be generated using wires connected to its sections between the heads. The connection can be made, for example, by welding or through clamps.
При вводе тока в образец через приваренную к нему проволоку в зоне приварки нарушается однородность металла, что может стать концентратором механических напряжений. При малой площади приварки в зоне контакта возрастает плотность тока, что приводит к локальному перегреву, влияющему на измеряемую величину - удельную электрическую проводимость. При увеличении площади приварки возрастает неоднородность металла.When current is introduced into the sample through a wire welded to it in the welding zone, the metal uniformity is disturbed, which can become a mechanical stress concentrator. With a small welding area in the contact zone, the current density increases, which leads to local overheating, affecting the measured value - the specific electrical conductivity. With increasing weld area increases the heterogeneity of the metal.
При вводе тока через зажимы надежность контакта в процессе испытаний уменьшается, так как по мере растяжения образца, он становится более тонким. Это приводит к необходимости выполнять контакт подпружиненным, что не обеспечивает необходимого усилия и неизменной площади контакта, достигаемой при болтовом соединении с образцом.When current is introduced through the clamps, the reliability of the contact decreases during the test, since as the sample is stretched, it becomes thinner. This leads to the need to make the contact spring-loaded, which does not provide the necessary effort and constant contact area, achieved when the bolted connection with the sample.
Также следует отметить, что потенциальные электроды необходимо размещать в зоне с равномерным распределением плотности тока, с целью исключения неоднозначности измерений. Для размещения потенциальных электродов в зоне с равномерным распределением плотности тока необходимо смещать соответствующие потенциальные электроды, находящиеся между точками ввода тока, на расстояние не менее ширины образца. Смещать потенциальные электроды относительно точек ввода тока необходимо и из-за неизбежного нагрева образца в точках ввода тока, так как величина пропускаемого тока, для обеспечения требуемой чувствительности, составляет порядка 10…20 А. В связи с необходимостью смещения потенциальных электродов относительно точек ввода тока допустимое расстояние между потенциальными электродами уменьшается, что приводит к уменьшению абсолютной чувствительности измерений, пропорциональной расстоянию между потенциальными электродами.It should also be noted that the potential electrodes must be placed in the zone with a uniform distribution of current density, in order to avoid measurement ambiguity. To accommodate potential electrodes in a zone with a uniform current density distribution, it is necessary to displace the corresponding potential electrodes located between the current injection points by a distance not less than the width of the sample. To displace potential electrodes relative to current injection points is also necessary due to unavoidable heating of the sample at current injection points, since the amount of transmitted current, to provide the required sensitivity, is about 10 ... 20 A. Due to the need to displace potential electrodes relative to current injection points the distance between potential electrodes decreases, which leads to a decrease in the absolute sensitivity of measurements, proportional to the distance between potential electrodes.
Следует отметить, что при закреплении известного образца между зажимами испытательной машины возникает вторая замкнутая электрическая цепь, шунтирующая образец. Эта цепь проходит через корпус машины и содержит детали, соединяемые между собой через подшипники, шарниры и т.п. Из-за этого электрическое сопротивление шунтирующей цепи при изменении нагрузки изменяется, так как изменяется давление между соединяемыми деталями. Это приводит к изменению шунтирующего тока Iш, а соответственно и тока через образец Iобр, так как измерения проводятся при работе источника в режиме тока, при котором ток создаваемый источником Iист=const и, следовательно, Iобр=Iист-Iш.It should be noted that when fixing a known sample between the clips of the testing machine, a second closed electrical circuit, shunting the sample, occurs. This chain passes through the body of the machine and contains parts that are interconnected through bearings, hinges, etc. Because of this, the electrical resistance of the shunt circuit changes as the load changes, as the pressure between the connected parts changes. This leads to a change of the shunt current I w, and thus the current through the sample I mod, since the measurements are performed at the source in the current mode, in which the current I generated by source ist = const, and therefore, I mod = I ist -I w .
Отмеченные факторы оказывают существенное влияние на увеличение погрешности измерений, так как регистрируемая величина изменения напряжения между потенциальными электродами за счет изменения удельной электрической проводимости изменяется, как правило, не более, чем на десятые части процента.These factors have a significant impact on the increase in measurement error, since the recorded value of the voltage change between potential electrodes due to changes in the specific electrical conductivity varies, as a rule, by no more than tenths of a percent.
Наиболее близок к изобретению по технической сущности плоский металлический образец для механических испытаний, выполненный в виде вытянутой вдоль одной из осей симметрии прямоугольной рабочей части и головок, с закрепленными на их поверхности диэлектрическими пластинами, предназначенных для захвата зажимами испытательной машины [Zhang S.J. Zhou С. Xia Q.X. Che S.M. Quantification and Characterization of Full Field Ductile Damage Evolution for Sheet Metals Using an Improved Direct Current Potential Drop Method. - Experimental Mechanics (2015), - pp. 611-621.].Closest to the invention to the technical nature of a flat metal sample for mechanical testing, made in the form of a rectangular working part elongated along one of the axes of symmetry and heads, with dielectric plates fixed on their surface, intended to be gripped by the clamps of the testing machine [Zhang S.J. Zhou S. Xia Q.X. Che S.M. Direct Current Potential Drop Method. - Experimental Mechanics (2015), pp. 611-621.].
При использовании данного образца для измерения изменения удельной электрической проводимости металла при растяжении, благодаря наличию на поверхности головок образца изолирующих диэлектрических пластин, исключается влияние шунтирующей цепи испытательной машины. Однако и этот известный образец не обеспечивает оптимальных условий измерения, достигаемых при равномерном распределении плотности тока по всей длине рабочей части образца, так как ввод тока в образец необходимо выполнять на части образца, находящейся между его головками.When using this sample to measure changes in the specific electrical conductivity of a metal under tension, due to the presence of insulating dielectric plates on the surface of the sample heads, the influence of the shunt circuit of the testing machine is excluded. However, this well-known sample does not provide optimal measurement conditions, achieved with a uniform distribution of current density along the entire length of the working part of the sample, since the current must be introduced into the sample on the part of the sample between its heads.
Технический результат настоящего изобретения заключается в уменьшении погрешности измерения удельного электрического сопротивления образца в процессе его механических испытаниях.The technical result of the present invention is to reduce the measurement error of the specific electrical resistance of the sample during its mechanical testing.
Указанный технический результат в плоском металлическом образце для механических испытаний, выполненном в виде вытянутой прямоугольной рабочей части и находящихся на его торцах головок, с закрепленными на их поверхности диэлектрическими пластинами, предназначенных для захвата зажимами испытательной машины, достигается благодаря тому, что каждая из головок на части своей длины выполнена с превышающими ширину зажимов испытательной машины выступами, служащими контактными площадками для электрического соединения образца с токовыми проводами источника тока блока измерения электропотенциального сигнала.This technical result in a flat metal sample for mechanical testing, made in the form of an elongated rectangular working part and located at its ends of the heads, with dielectric plates fixed on their surface, intended to be gripped by the clamps of the testing machine, is due to the fact that each of the heads on the part its length is made with protrusions exceeding the width of the terminals of the testing machine, serving as contact pads for electrically connecting the sample with current leads by gadflies of a current source of an electropotential signal measuring unit.
Дополнительно указанный технический результат достигается благодаря тому, что на контактных площадках выполнены отверстия для электрического соединения с токовым проводом через болтовое соединение.Additionally, this technical result is achieved due to the fact that on the pads there are holes for electrical connection with the current wire through the bolted connection.
На фиг. 1 показан предлагаемый плоский металлический образец для механических испытаний, на фиг. 2 - вариант подключения образца к блоку измерения электропотенциального сигнала.FIG. 1 shows the proposed flat metal sample for mechanical testing; FIG. 2 - a variant of connecting a sample to an electropotential signal measurement unit.
Предлагаемый плоский металлический образец 1 для механических испытаний, выполнен в виде вытянутой прямоугольной рабочей части 2 и находящихся на его торцах головок 3 и 4. Головки 3 и 4 на части своей длины выполнены с превышающими ширину зажимов испытательной машины выступами 5 и 6, соответственно, служащими контактными площадками для электрического соединения образца 1 с токовыми проводами, от блока измерения электропотенциального сигнала. На выступах 5 и 6 рекомендуется выполнить отверстия 7 и 8, соответственно, для надежного подключения токовых проводов к выступам 5 и 6 через болтовое соединения, обеспечивающее надежный электрический контакт. Выполнение отверстий на части образца 1 между головками 3 и 4 невозможно, так как они являлись бы концентраторами механических напряжений и влияли на исследуемые характеристики, в то время как отверстия на выступах 5 и 6 не подвержены механической нагрузке.The proposed
Для предотвращения протекания тока через корпус испытательной машины ее захваты должны быть электрически изолированы относительно образца 1. Для этого часть поверхности, по меньшей мере, одной головки, предназначенной для захвата зажимами испытательной машины, снабжена электрической изоляцией, размещенных на ее обеих поверхностях. На фиг. 1 показан вариант, когда электрическая изоляция, создаваемая диэлектрическими пластинами 9, 9' (9' размещена с тыльной стороны и не показана) и 10, 10' (10' размещена с тыльной стороны и не показана) наклеенными на обеих головках - 3 и 4 с каждой из сторон.To prevent the current from flowing through the body of the testing machine, its grips should be electrically insulated with respect to
Предложенный плоский металлический образец 1 для механических испытаний используется следующим образом. Образец 1 размещается между зажимами испытательной машины (не показаны), при этом образец изолирован относительно машины наклеенными на него диэлектрическими пластинами 9, 9', 10, 10'. Источник тока 11 блока измерения электропотенциального сигнала через токовые провода 12 и 13 подключается к образцу 1. Для этого используются отверстия 7 и 8 на выступах 5 и 6, выходящих за части площадей головок 3 и 4 занятых захватами испытательной машины. Сигнальные провода 14 и 15, идущие от измерителя 16 блока электропотенциального измерителя сигнала, соединяются в точках 17 и 18 с рабочей частью 2 образца, например, с помощью контактной сварки. Так как ток по сигнальным проводам 14 и 15 пренебрежимо мал, контакт, обеспечиваемый контактной сваркой вполне достаточен.The proposed
Отметим, что токонесущие провода 13 и 14 могут быть выполнены жесткими и пространственно удалены от сигнальных проводов 14 и 15. Это обеспечивает слабую электромагнитную связь токовой и измерительных цепей, уменьшая уровень помех, возникающих при использовании переменного или импульсного тока.Note that the current-carrying
В процессе испытаний к образцу 1 прикладывается растягивающая нагрузка от зажимов испытательной машины (не показана) и в процессе деформации регистрируется изменение электрического напряжения между точками 17 и 18, регистрируемого измерителем 16. Регистрируемое напряжение несет информацию об удельной электрической проводимости образца.During testing, a tensile load is applied to
Техническое преимущество предлагаемого плоского металлического образца для механических испытаний состоит в обеспечении возможности измерения удельного электрического сопротивления образца с меньшей, чем у прототипа погрешностью при его механических испытаниях. Это достигается за счет создания надежного электрического контакта в специально созданных зонах образца на выступах его головок, не подвергающихся механической нагрузке при механических испытаниях. За счет этого обеспечивается равномерное распределение плотности тока более стабильной величины по всей длине рабочей части образца и исключение зон с локальным нагревом образца в зонах ввода тока, приводящим к паразитному изменению измеряемой удельной электрической проводимости.The technical advantage of the proposed flat metal sample for mechanical testing is to provide the ability to measure the specific electrical resistance of the sample with a smaller than the prototype error in its mechanical tests. This is achieved by creating a reliable electrical contact in specially created areas of the sample on the projections of its heads that are not subjected to mechanical stress during mechanical testing. This ensures a uniform distribution of current density of a more stable value over the entire length of the working part of the sample and the elimination of zones with local heating of the sample in the current injection zones, resulting in a parasitic change in the measured electrical conductivity.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018132106A RU2687892C1 (en) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | Flat metal sample for mechanical tests |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018132106A RU2687892C1 (en) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | Flat metal sample for mechanical tests |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2687892C1 true RU2687892C1 (en) | 2019-05-16 |
Family
ID=66578812
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018132106A RU2687892C1 (en) | 2018-09-07 | 2018-09-07 | Flat metal sample for mechanical tests |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2687892C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1762175A1 (en) * | 1990-10-11 | 1992-09-15 | Институт Проблем Прочности Ан Усср | Sample for high-temperature strength testing at electric current heating |
US5993058A (en) * | 1994-05-26 | 1999-11-30 | Commissariat A L'energie Atomique | Thermomechanical characterization system using a fast induction heating device |
RU2538419C1 (en) * | 2013-08-06 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Method of determination of ultimate tensile strength of dielectric materials during induction heat |
RU159332U1 (en) * | 2015-04-03 | 2016-02-10 | Николай Юрьевич Ефремов | UNIVERSAL ASSEMBLY FOR TESTING FLAT SAMPLES ON A BREAKING MACHINE |
RU2624613C1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" (ООО "ВНИЦТТ") | Method of metals testing for tension-compression and the sample for its implementation |
-
2018
- 2018-09-07 RU RU2018132106A patent/RU2687892C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1762175A1 (en) * | 1990-10-11 | 1992-09-15 | Институт Проблем Прочности Ан Усср | Sample for high-temperature strength testing at electric current heating |
US5993058A (en) * | 1994-05-26 | 1999-11-30 | Commissariat A L'energie Atomique | Thermomechanical characterization system using a fast induction heating device |
RU2538419C1 (en) * | 2013-08-06 | 2015-01-10 | Открытое акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" | Method of determination of ultimate tensile strength of dielectric materials during induction heat |
RU159332U1 (en) * | 2015-04-03 | 2016-02-10 | Николай Юрьевич Ефремов | UNIVERSAL ASSEMBLY FOR TESTING FLAT SAMPLES ON A BREAKING MACHINE |
RU2624613C1 (en) * | 2016-02-25 | 2017-07-04 | Общество с ограниченной ответственностью "Всесоюзный научно-исследовательский центр транспортных технологий" (ООО "ВНИЦТТ") | Method of metals testing for tension-compression and the sample for its implementation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2009112406A (en) | NON-DESTRUCTIVE SYSTEMS, DEVICES AND METHODS FOR ASSESSING DEVICES FOR IONTOPHORETIC DELIVERY OF MEDICINES | |
EP3438682A1 (en) | Method, apparatus and computer program for determining an impedance of an electrically conducting device | |
Flora et al. | Factors affecting polarization and depolarization current measurements on insulation of transformers | |
US4266184A (en) | Method and apparatus for testing insulators | |
RU2687892C1 (en) | Flat metal sample for mechanical tests | |
KR102457981B1 (en) | Method and apparatus for predicting the life of a splice | |
JP5291860B2 (en) | Insulation withstand voltage test equipment | |
CN107655941B (en) | Transformer winding material detection method | |
JP7024553B2 (en) | Probe of corrosion environment measuring device and corrosion environment measuring device | |
JP2017150838A (en) | Storage battery measurement method and measurement device | |
US20140239972A1 (en) | Method and apparatus for monitoring condition of a splice | |
JPH05288706A (en) | Monitoring system of defect of metal member | |
CN112013759A (en) | Multi-parameter detection method and device for coiled cable | |
Tzimas et al. | Qualitative analysis of PEA and TSM techniques on a 200kV extruded cable during a VSC ageing program | |
KR101354031B1 (en) | Impedance measurement apparatus | |
Tsujimoto et al. | Development of on-site diagnostic method for XLPE cable by harmonics in AC loss current | |
Korzunin et al. | Control of the dielectric properties of a grain oriented electrical steel coating | |
US4871972A (en) | Apparatus for detecting faulty power line insulator | |
Pradhan et al. | A new approach to estimate activation energy of oil-impregnated pressboard stressed under switching impulse at different temperatures | |
US3197388A (en) | Method and apparatus for estimating corrosion rate | |
RU2734061C1 (en) | Method of measuring total electrical resistance of a reinforced layer of articles made from metals using high frequency signals | |
JPS6379053A (en) | Corrosion test for metal material | |
EP3362806B1 (en) | Method and apparatus for carrying out testing of an electrical contact and/or of an electrical connection | |
JP7364434B2 (en) | Zero adjustment correction method and impedance measurement method | |
SU1372252A1 (en) | Device for determining specific volume electric resistance of polymeric materials |