SU1716419A2

SU1716419A2 - Способ измерени механических напр жений в ферромагнитных объектах

Info

Publication number: SU1716419A2
Application number: SU904825664A
Authority: SU
Inventors: Станислав Валериевич Гришаков; Александр Иванович Ковалев
Original assignee: Институт Проблем Прочности Ан Усср
Priority date: 1990-05-14
Filing date: 1990-05-14
Publication date: 1992-02-28

Abstract

Изобретение относитс к средствам неразрушающего контрол ферромагнитных материалов по шумам Баркгаузена и может быть использовано дл определени механических напр жений в указанных материалах . Цель изобретени - повышение точности измерени при плоском напр женном состо нии материала Путем определени по крайней мере двухпараметрового семейства зависимости ЭДС скачков Баркгаузена от механических напр жений. Фиксируют координаты точек пересечени этих зависимостей и учитывают их при определении механических напр жений. 3 ил.

Description

Изобретение относитс к способам неразрушающего контрол и может быть использовано дл определени величины приложенных или остаточных механических напр жений в детал х машин и конструкций , изготовленных из ферромагнитных материалов .

Известны способы определени механических напр жений, основанные на измерении деформаций с помощью датчиков перемещений, оптических методов, методов хрупких покрытий и др.

Однако большинство этих методов малопригодно дл определени механических напр жений в элементах конструкций в услови х производства и эксплуатации вследствие высокой трудоемкости, громоздкости регистрирующей аппаратуры, неудовлетворительной точности оценки напр жений на малой базе измерени или невозможности определени исходного напр женного состо ни .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату вл етс способ определени ме- (/) ханических напр жений в ферромагнитных f объектах, согласно которому величину на- пр жени аопредел ют по данным регист- з рации текущего параметра/3 ЭДС от скачков i Баркгаузена и его приращени Д/ при из- менении нагрузки с использованием пред- j варительно полученного семейства зависимостей ) и ) .J--

Недостатком известного способа вл - jO4 етс необходимость переориентировани в j fv процессе измерени датчика (индуктора- приемника шумов Баркгаузена) вдоль на- ф правлени главных напр жений в случае « необходимости оценки напр жений при сложном напр женном состо нии, в резуль- fsj тате чего снижаетс точность определени напр жений вследствие невозможности обеспечени идеально точного соблюдени посто нства условий контакта датчика с объектом контрол после переориентации. По этой же причине осложн етс применение метода эффекта Баркгаузена дл определени главных напр жений в

труднодоступных местах, где нет возможностей дл переориентировани датчика или дл этого требуютс дополнительные устройства .

Цель изобретени - повышение точно- сти измерени при плоском напр женном состо нии объекта.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно предлагаемому способу измерени механических напр жений в ферромаг- нитных объектах дополнительно определ ют по крайней мере двухпарамет- ровое семейство зависимостей ЭДС скачков Баркгаузена от механических напр жений, фиксируют координаты точек пересечени этих зависимостей и учитывают эти зависимости при оценке механических напр жений в материале.

Предлагаемый способ реализуют следующим образом.

Из материала контролируемых изделий изготавливают образцы дл испытаний при двухосном нагружении. В процессе испытаний регистрируют зависимости нескольких параметров шумов Баркгаузена от механи- ческих напр жений при различных величинах и соотношени х главных напр жений и одном фиксированном положении датчика вдоль направлени одного из главных на- -пр жений. По этим данным определ ют се- мейство зависимостей скоростей относительного изменени регистрируемых параметров при изменении соотношени главных напр жений. Выбирают по крайней мере два параметра с существенно различ- ными скорост ми изменени . На плоскости главных напр жений стро т тарировочные семейства зависимостей посто нных значений выбранных параметров, которые в силу критери выбора имеют вид семейств вза- имно пересекающихс кривых. Величины главных напр жений в контролируемом участке издели определ ют на тарировочном графике как координаты точки пересечени кривых посто нных значений, соответству- ющих результатам измерени выбранных параметров шумов Баркгаузена в месте измерени вдоль направлени одного из главных напр жений.

На фиг. 1 представлены графики зави- симости напр жени шумов Баркгаузена U (а) и амплитуд первых трех гармоник огибающей шумов Баркгаузена Ui (б); U2 (в); Us (г) от главного напр жени 4ПРИ различных значени х главного напр жени ау дл ста- ли 3 (кривые 1, 1, 1 , Ог, равного нулю; кривые 2, 2, 2, 2 дл ог , равного 42 МПа; кривые 3, 3, 3, дл О2 , равного 85 МПа; кривые 4, 4, 4, аг , равного 127

МПа; кривые 5, б , 5 5 дл Oi, равного 169 МПа; кривые 6,6, Q, 6л/дл аг , равного 212 МПа); на фиг. 2 - зависимости относительного изменени напр жени шумов Баркгаузена AU, крива 7, и амплитуд второй и третьей гармоники огибающей шумов Баркгаузена AU2, крива 8, A Us, крива 9; на фиг. 3 - тарировочные кривые посто нных значений напр жени шумов Баркгаузена U (крива 10 дл U, равного 57,5 мВ; крива 13 дл U, равного 62,5 мВ; крива 15 дл U, равного 67,5 мВ; крива 17 дл U, равного 72,5 мВ) и амплитуды третьей гармоники огибающей шумов Баркгаузена Us (крива 11 дл Us, равного 3,0 мВ; крива 12 дл Us, равного 4,0 мВ; крива 14 дл Us, равного 5,0 мВ; крива 16 дл Us, равного 6,0 мВ; крива 18 дл Us, равного 6,5 мВ) на плоскости главных напр жений а и Oi.

В качестве примера на фиг. 1 приведены полученные результаты измерени параметров шумов Баркгаузена с помощью измерительно-вычислительного комплекса в процессе испытани плоских крестовидных образцов из стали 3 на двухосное раст жение при различных значени х главных напр жений и посто нно ориентированном датчике магнитных шумов вдоль напр жени 7i . Из графика на фиг. 1 (кривые 1...1J 2...2, 3..., 4...4, 5...S, 6...61 видно, что одному и тому же значению параметра шумов Баркгаузена соответствуют различные значени л , в зависимости от величины oi При этом скорости относительного изменени измеренных параметров при изменении соотношени Oil 7i различны. Кривые 7-9 на фиг. 2, иллюстрирующие этот факт, построены по данным фиг. 1 при посто нном значении главного напр жени cr-i , равном ТОО МПа. Например, точкам ж, з, и, к, л на фиг. 1 в соответствуют точки ж, з, и, к, л на кривой 8 фиг. 2, ординаты которых представл ют собой относительную величину уменьшени амплитуды второй гармоники AU2 при увеличении напр жени ог по сравнению с ее значением в точке ж при О2 0 (крива дл изменени первой гармоники AUi не помещена на фиг. 2, так как она почти повтор ет ход кривой 7 дл изменени напр жени шумов Баркгаузена AU).

Дл определени величин главных напр жений используют тарировочный график (фиг. 3), представл ющий собой семейство кривых посто нных значений напр жени шумов Баркгаузена U и амплитуды третьей гармоники Us на плоскости главных напр жений (дл простоты изложени на фиг. 3 приведено лишь несколько

кривых). Кривые 10-18 построены по данным фиг. 1. Например, абсциссы кривой 15, соответствующей напр жению шумов Бар- кгаузена U 67,5 мВ, вл ютс абсциссами точек а, б, в, г, д, е на фиг. 1а, а ординаты кривой 15 вл ютс значени ми напр жени 02 , соответствующими номерам кривых 1-6 в указанных точках. Крива 16 построена дл значени амплитуды третьей гармоники огибающей магнитных шумов 1)з 6 мВ по данным фиг. 1 г с использованием величины напр жений cri и Oi , соответствующих точкам м, н, о, п, р.

Чтобы оценить величины главных напр жений в контролируемом участке детали из стали 3, следует на тарировочном графике (фиг. 3) определить координаты точки пересечени кривых посто нных значений параметров U и Уз, соответствующих результатам измерений при фиксированном вдоль направлени 7i положени датчика. Например, значени м U 67,5 мВ (крива 15) и Us 6,0 мВ (крива 16) соответствуют величины напр жений о 116 МПА и (%. 90 МПа (фиг. 3, отмечено пунктиром). В данном случае дл определени напр жений были выбраны параметры U и U, как обладающие существенно различными скорост ми относительного изменени при изменении соотношени главных напр жений (фиг. 2, кривые 7 и 9). Это требование вл етс об зательным дл работоспособности предлагаемого способа, так как при равенстве скоростей относительного изменени -кривые посто нных значений измеренных параметров не пересекаютс на плоскости главных напр жений и, следовательно , нельз в этом случае определить величины главных напр жений.

На графике (фиг. 3) из семейства кривых U const и 1)з const необходимо выбрать только две кривые (в приведенном примере кривые 15 и 16) и по координатам их точки

пересечени определить величины о и Л . Эти кривые пересекаютс в одной точке . Поэтому оценка напр жений однозначна . Не все кривые на фиг. 3 взаимно пересекаютс (например, кривые 14 и 15).

Произвольно вз тые кривые не об зательно должны пересекатьс . Пересечение кривых отражает тот факт, что конкретным величинам главных напр жений соответствуют конкретные, а не произвольно выбранные

значени U и Уз в диапазоне напр жений, дл которого выполнена тарировка. Если окажетс , что соответствующие результатам измерени кривые U const и Us const не пересекаютс , то это означает, что измерени выполнены на объекте из другой марки стали или напр женное состо ние объекта не соответствует двухосному раст жению , дл случа которого построены графики на фиг. 3. В обоих случа х нужны соответствующие графики.

Claims

Формула изобретени Способ измерени механических напр жений в ферромагнитных объектах по авт.св. № 1114938, отличающийс тем, что, с целью повышени точности измерени при плоском напр женном состо нии объекта, дополнительно определ ют по крайней мере двухпараметровое семейство зависимостей ЭДС скачков Баркгаузена от

механических напр жений, фиксируют координаты точек пересечени этих зависимостей и учитывают эти координаты при оценке механических напр жений в материале .

i. ii i i iiii

0 50 100 iSQ $, О SO iOO iSO 6,fina 8 2

Pt/e.f

&и.диг,&и± %

О 0,5 t,0 ,,S 2,0 6JЈt

фиг.2.

0 S0 ™ ,Ъ

Фиг.З .. -..г: :. -. .