SU1566234A1

SU1566234A1 - Способ определени остаточных напр жений при двухосном напр женном состо нии ферромагнитных изделий и устройство дл его осуществлени

Info

Publication number: SU1566234A1
Application number: SU884375315A
Authority: SU
Inventors: Александр Георгиевич Состин; Николай Николаевич Зацепин; Николай Петрович Юрченко; Владимир Ефимович Никитин
Original assignee: Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения
Priority date: 1988-02-05
Filing date: 1988-02-05
Publication date: 1990-05-23

Abstract

Изобретение относитс к измерительной технике и позволит путем регулировани отношени регистрируемых поперечных и продольных магнитоупругих эффектов повысить точность измерени остаточных напр жений при двухосном напр женном состо нии ферромагнитных изделий. Возбуждающие обмотки 15, 16 измерительного 3 и компенсационного 4 преобразователей запитывают от генератора 1 через усилитель 2 переменным током номинальной амплитуды. Компенсационный преобразователь 4 устанавливают эталонный образец, а измерительный 3 - на одноосно нагруженный образец. Снимают амплитудно-частотные характеристики изменений разностного сигнала преобразователей от частоты при ориентировании измерительного преобразовател поперек Δ*98M₁(F) и вдоль Δ*98M₁₁(F) направлени попеременно нагружающей силы. При этом начальную амплитуду тока, поддерживают неизменной. Устанавливают частоту возбуждени F_в, при которой абсолютна величина отношени Δ*98M₁/Δ*98M₁₁ равна ν 1+*987н/ 1-ν, где ν - коэффициент Пуассона материала издели . На этой частоте провод т градуировку, стро т градуировочную характеристику, из которой определ ют коэффициент M, равный тангенсу начального угла наклона этой характеристики. Затем определ ют разности Δ*98M₁ и Δ*98M₂ выходных сигналов *98M₁ и *98M₂ преобразователей при установке измерительного преобразовател на изделии в направлении главных напр жений σ₁ и σ₂ с выходным сигналом μ₀ компенсационного преобразовател . Величину главных напр жений определ ют по формулам Σ₁=*98M/1+*98H² (Δ*98M₁-*98H1-*98H/1+*98HΔ*98M₂) Σ₂=*98M/1+*98H² (1-*98H/1+*98HΔ*98M₂+*98HΔ*98M₁). выходные сигналы преобразователей, снимаемые с измерительных обмоток 7,8 и 9,10, подают на выпр мители 11,12, которые включены в плечи измерительной схемы. Мост 14 служит дл установки нул измерительной схемы. 2 с., 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс к области измерительной техники и может быть использовано при определении остаточных напр жений после сварки толсто - стенных поковок на ферромагнитных издели х , прошедших объемную закалку, нормализацию и другие виды термической s химико-термической и так далее упрочн ющих обработок, при которых главные напр жени на поверхности издели близки по величине, а также в издели х из проката, в литых и свар- но-литых конструкци х.

Цель изобретени - повышение точности путем регулировани отношени регистрируемых поперечного и продоль- ного магнитоупругих эффектов.

На фиг. 1 схематично представлено устройство дл определени остаточт-j, напр жений двухосного напр женного состо ни ферромагнитных изделий; на фиг. 2 - амплитудно-частотные характеристики при установке измерительного преобразовател вдоль dp,, (f) и поперек d|U (Xf) одноосно-нагружаемого образца при посто нном начальном то- ке возбуждени ; на фиг. 3 - градуиро- вочна зависимость 6 Ј(Д|4(|) , сн та на градуировочном образце.

Устройство дл определени остаточных напр жений двухосного напр женного состо ни ферромагнитных изделий (фиг, 1) состоит из последовательно соединенных генератора 1 и усилител 2 низких частот, выполненного в

5

35

.Q

с 0

55

виде регулируемого усилител напр жени , измерительного 3 и компенсационного 4 магнитоупругих преобразователей , например, с LJ-образними магнито- проводами 5 и 6, измерительные обмотки 7 - 10 преобразователей 3 и 4 расположены на крайних полюсах магнито- проводов 5 и 6, соединены попарно последовательно согласно и подключены к входам двухполупериодных выпр мителей 11 и 12, выходы которых соединены по дифференциальной мостовой схеме, в диагональ последней включены параллельно индикатор 13 выходного разностного сигнала преобразователей и мостова схема 14 установки нул , возбуждающие обмотки 15 и 16 преобразователей 3 и 4 расположены на средних полюсах магнитопроводов 5 и 6 и соединены между собой последовательно, причем одна из обмоток 16 через инти- катор 17 тока возбуждени соединена с первым выходом усилител 2, а друга обмотка 15 - с вторым выходом усилител .

Способ определени остаточных напр жений при двухосном напр женном состо нии ферромагнитных изделий осуществл ют со следующей последовательностью выполнени операций.

Возбуждающие обмотки измерительного и компенсационного преобразователей питают переменным током-номинальной амплитуды. Компенсационный преобразователь устанавливаюг посто нно

на ненапр женный эталонный образец, а измерительный - на одноосно-нагру- жаемый в пропорциональной области гра дуировочный образец, изготовленные из материала издели , и снимают амплитудно-частотные характеристики иэ- меЯений разностного сигнала преобразователей от частоты при ориентире-1- вании измерительного преобразовател поперек (f) и вдоль df/|((f) направлени попеременно нагружающей силы посто нной величины, создающей в гра- дуировочном образце напр жение, равное трети предела пропорциональности, т.е. х.0,3(у„р. При напр жени х выше 0,5 6п. сказываетс нелинейность зависимости /3|U((f (6) . Напр жение в образце определ ют делением силы на поперечное сечение образца. При этом начальную амплитуду тока возбуждени при нулевой силе нагружени и каждой частоте поддерживают равной номинальной . Из существенно нелинейных амплитудно-частотных характеристик (фиг.2) устанавливают частоту возбуждени fg, при которой абсолютна величина отношени | ,, | равна VT-- где V коэффициент Пуассона материала издели . На этой частоте и при начальной амплитуде тока возбуждени осуществл ют градуирование преобразователей и определение напр жений, причем отношение Ш, остаетс практически посто нным в пропорциональной области нагружени .

При градуировании измерительный преобразователь устанавливают на гра- дуировочный образец вдоль направлени нагружающей силы, создающей в образце напр жени от нул до предела пропорциональности материала издели и стро т градуировочную зависимость напр жений в образце от изменени выходного сигнала преобразователей 6 f(4f/|(), из которой определ ют коэффициент пропорциональности М (фиг.З). Затем определ ют разности d|u., и дц выходных сигналов и f преобразователей при установке измерительного преобразовател на изделие в контролируемой точке в направлении главных напр жений & и выходным сигналом преобразователей, установленных на ненапр женном образце. Иаправ-- ление главных напр жений 6 и определ ют по максимальному и минимальному выходным сигналам преобразовате

5

0

5

0

5

0

(О (2)

лей при вратснии измерительного преобразовател вокруг своей огн на ичд лии в контролируемой точке. Врчи-ninv главных напр жений определ ют тп выражений

7Ьг(Ч); ()

где Јfj4 и flf/j равны с учетом знаков

4М, МГ К, W4 f К,

ед. выходного сигнала преобразователей , мкА; М - коэффициент пропорциональности , равный тангенсу начального угла наклона (Фиг-3) градуировочной зависимости & f(4|U()), т.е.

:Та/елвыходного сигнала преобразователей; ) - коэффициент Пуассона

материала издели . Сн тие амплитудно-частотных характеристик преобразователей при последовательном соединении их измерительных обмоток позвол ет .регулировать регистрируемый поперечный магнитоупругий эффект и устанавливать его определенным по отношению к продольному, напри1 + V

мер, равным -От™, а полученные выражени (1) и (2) дл определени (у и б/; учитывают взаимное вли ние продольного и поперечного магнитоупругих эффектов при определении двухосного напр женного состо ни ферромагнетиков предлагаемым способом, что повышает точность определени главных остаточных напр жений.

Предлагаемое устройство дл опре- делени остаточных напр жений двухосного напр женного состо ни ферромагнетиков (фиг. 1) работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает сигналы низких частот, усиливаемых регулируемым усилителем 2 напр жени , который обеспечивает ручной регулировкой посто нство начальной амплитуды тока возбуждени на всех частотах в после- довательно соединенных обмотках 15 и 16 возбуждени преобразователей 3 и 4, что контролируетс индикатором 17 тока возбуждени . Переменный магнитный поток, наводимый в магнитопроводах 5 и. 6, проникает в изделие (или нагружаемый образец)и в ненапр женный образец, на которых соответственно установлены преобразователи 3 и 4, Наводимые переменным магнитным потоком ЭДС в измерительных обмотках 7 - 10 завис т от магнитных проницаемостей (магнитных сопротивлений) напр женного и ненапр женного образцов. С изме- рительных обмоток 7-10 выходные ЭДС поступают на двухполупериодные выпр мители 11 и 12, соединенные по дифференциальной мостовой схеме, в диагонали которой через индикатор 13 вы- ходного разностного сигнала преобразователей протекает ток, пропорциональный разности ЭДС измерительных обмоток 7 - 10, а значит, и соотношению магнитных проницаемостей напр - женного и ненапр женного образцов и соответствующий величине, механического напр жени в напр женном образце (или изделии). При установке измерительного 3 и компенсационного «4 преоб разочателей на ненапр женный изотропный образец ток индикатора 13 равен нулю. Шкала индикатора 13 имеет среднюю точку, так как результирующие k сигналы с преобразователей могут быть разных знаков. Погрешности в изготовлении преобразователей и ненапр женных образцов усредн ютс мостовой схемой 14 установки нул . Дл исключени вли ни зазора возбуждающие полюса магнитопроводов могут быть выполнены подвижными и подпружиненными в осевом направлении, а концы всех полюсов - полусферическими дл обеспечени посто нства точечного контакта (магнкт- ного сопротивлени контакта) на плоских и криволинейных поверхност х.

о i, 14 у л а. изобретени

1. Способ определени остаточных напр жений при двухосном напр женном состо нии ферромагнитных изделий, заключающийс в том, что градуируют два накладных магнитоупругих преобразова- тел путем установки измерительного преобразовател на одноосно-нагружае- мый градуировочный образец вдоль направлени нагружени , а компенсационного - на эталонный образец, и по- строени градуировочной зависимости напр жений в образце от выходного сигнала преобразователей, регистрируют выходные сигналы преобразователей при

установке измерительного преобразовател на изделии и эталонном образце и по их разности суд т о напр жении в изделии, отличающийс тем, что, с целью повышени точности путем регулировани отношени регистрируемых поперечного и продольного магнитоупругих эффектов, перед градуированием при ориентации измерительного преобразовател на градуировочном образце поперек и вдоль направлени нагру- женч снимают амплитудно-частотные характеристики изменений выходного сигнала преобразователей и устанавливают частоту .напр жени возбуждени преобразователей , при которой абсолютна величина отношени этих изменений равна

l---j, где У- коэффициент Пуассона

материала изделий, а главные напр жени &л и определ ют из выражений

);

f М Л-1

Т-}Г(7Л М где др, и 4jU4- разности выходных сигналов преобразователей при установке измерительного преобразовател на изделии вдоль главных напр жений Ј

и

.Ј соответственно

и выходного сигнала преобразовател на эталонном образце; М - коэффициент пропорциональности , равный тан- генсу начального угла наклона градуировочной зависимости.

2, Устройс о дл определени остаточных напр жений при двухосном напр женном состо нии ферромагнитных изделий, содержащее последовательно соединенные генератор и усилитель низких частот, первый выход которого соединен с одной из возбуждающих обмоток двух накладных магнитоупругих преобразователей, измерительные обмотки которых соединены с выпр мительными мостами, включенными в диА- ференциальную мостовую измерительную схему, в измерительную диагональ которой включены параллельно индикатор выходного сигнала и схема установки нул , отличающеес тем, что оно снабжено индикатором тока возбуждени , соединенным с другой из последовательно соединенных возбуждающих обмоток и вторым выходом усилител , который выполнен в виде регулируемого усилител напр жени .

&,пПа

Редактор Н.Бобкова

Составитель В.Родин

Техред М.Дидык Корректор Н.Король

Заказ 1216

Тираж 475

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб., д. 4/5

,ъ

Фиг. г

6jUgtnKA

Подписное

Claims

Формула изобретения

45 1. Способ определения остаточных напряжений при двухосном напряженном состоянии ферромагнитных изделий, заключающийся в том, что градуируют два накладных магнитоупругих преобразователя путем установки измерительного преобразователя на одноосно-нагружаемый градуировочный образец вдоль направления нагружения, а компенсационного - на эталонный образец, и построения градуировочной зависимости напряжений в образце от выходного сигнала преобразователей, регистрируют , выходные сигналы преобразователей при установке измерительного преобразователя на изделии и эталонном образце и по их разности судят о напряжении в изделии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности путем регулирования отношения регистрируемых поперечного и продольного магнитоупругих эффектов, перед градуированием при ориентации измерительного преобразователя на градуировочном образце поперек и вдоль направления нагружения снимают амплитудно-частотные характеристики изменений выходного сигнала преобразователей и устанавливают частоту .напряжения возбуждения преобразователей, при которой абсолютная величина отношения этих изменений равна ν—η, где т) - коэффициент Пуассона

1 -у материала изделий, а главные напряжения Э, и 61 определяют из выражений где и Разности выходных сигналов преобразователей при установке измерительного преобразователя на изделии вдоль главных напряжений 6, и соответственно и выходного сигнала преобразователя на эталонном образце;

И - коэффициент пропорциональности, равный тангенсу начального угла наклона градуировочной зависимости.
2. Устройство для определения остаточных напряжений при двухосном напряженном состоянии ферромагнитных изделий, содержащее последовательно соединенные генератор и усилитель низких частот, первый выход которого соединен с одной из возбуждающих обмоток двух накладных магнитоупругих преобразователей, измерительные обмотки которых соединены с выпрями1 тельными мостами, включенными в дифференциальную мостовую измерительную схему, в измерительную диагональ которой включены параллельно индикатор выходного сигнала и схема установки нуля, отличающееся тем, что оно снабжено индика9 тором тока возбуждения, соединенным с другой из последовательно соединенных возбуждающих обмоток и вторым вы ходом усилителя, который выполнен в виде регулируемого усилителя напряжения .