SU905666A1

SU905666A1 - Device for determination of residual stresses under plain strained conditions

Info

Publication number: SU905666A1
Application number: SU772514782A
Authority: SU
Inventors: Александр Николаевич Овсеенко; Анатолий Евгеньевич Борисоглебский; Виктор Владимирович Елесин
Original assignee: Научно-производственное объединение по технологии машиностроения
Priority date: 1977-08-03
Filing date: 1977-08-03
Publication date: 1982-02-15

Description

Изобретение относитс к измерению механических напр жений и может быть использовано дл контрол остаточных напр жений в ответственных детал х машин, дл которых предусматриваетс изготовление из материала детали дополнительных эталонных образцов, подвергаемых испытани м на одноосное раст жение.The invention relates to the measurement of mechanical stresses and can be used to control residual stresses in critical parts of machines for which it is intended to make additional reference samples from the material of the material subjected to uniaxial tension tests.

Известно устройство дл определени остаточных напр жений при плос ком напр женном .состо нии, содержащее четыре электромагнитных датчика, расположенных диаметрально в двух взаимно-перпендикул рных плоскост х и устанавливаемых на поверхности детали , и регистрирующую аппаратуру ГИОднако это устройство применимо только в тех случа х, когда допускаетсЛ метод разрушающего контрол , а точность, обеспечиваема этим устройством , невысока, так как в процессе сверлени отверстий искажаетс напр женное состо ние всей детали.A device for determining residual stresses in a plane stress state is known, which contains four electromagnetic sensors located diametrically in two mutually perpendicular planes and installed on the surface of the part, and the recording equipment of the GII However, this device is applicable only in those cases when the destructive control method is allowed, and the accuracy provided by this device is low, since the stress state of the entire part is distorted during the drilling process.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту вл етс устройство дл определени остаточных напр жений при плоском напр женном состо нии в металлических детал х, содержащееThe closest to the invention in technical essence and the achieved effect is a device for determining residual stresses in a flat stress state in metal parts, containing

искатель с двум электромагнитными датчиками, ориентированными во взаимно-перпендикул рных направлени х, и нуль-индикатор, соединенный с выходами датчиков 121.a finder with two electromagnetic sensors oriented in mutually perpendicular directions, and a null indicator connected to the outputs of the sensors 121.

Однако и это устройство не,обеспечивает высокой точности измерени остаточных напр жений вследствие того , что при плоском напр женном сос10 то нии зависимость между деформаци ми и напр жени ми нелинейна, а выходные сигналы датчиков нелинейно св заны с измер емой деформацией.However, this device does not provide a high accuracy of measurement of residual stresses due to the fact that at a flat stress, the relationship between deformations and stresses is non-linear, and the output signals of the sensors are non-linearly related to the measured deformation.

Целью изобретени вл етс повы15 шение точности измерений.The aim of the invention is to improve the measurement accuracy.

Цель достигаетс тем,что устройство снабжено двум идентичными каналами преобразовани сигналов, каждый из которых содержит компенсационный The goal is achieved by the fact that the device is equipped with two identical signal conversion channels, each of which contains a compensation

20 электромагнитный датчик, устанавливаемый на эталонном образце из материала контролируемой детали, механизм одноосного нагружени эталонного рбразца, датчик линейных деформа25 ций образца, усилитель, соединенный с выходс ч датчика линейных деформаций , делитель напр жени , соединенный с выходом усилит.елл, схему сложени , один вход которой соединен с 20 electromagnetic sensor mounted on a reference sample from a material of the tested part, a uniaxial loading mechanism of a reference sample, a sample linear strain sensor25, an amplifier connected to the output of a linear strain sensor, a voltage divider connected to the output of an amplifier., Circuit, one the entrance of which is connected to

30 выходом усилител , а другой вход с выходом делител другого канала, и регистратор, и дополнительным нульт индикатором, а выходы основного и компенсационного датчиков каждого из каналов подключены к одному из нуль-индикаторов.30 output of the amplifier, and another input with the output of the divider of the other channel, and the recorder, and an additional indicator, and the outputs of the main and compensation sensors of each channel are connected to one of the null indicators.

На чертеже представлена блок-схема устройства.The drawing shows the block diagram of the device.

Устройство содержит искатель 1 с двум рабочими электромагнитными датчиками 2 и 3, образованными соответственно измерительными обмотками 4 и 5 и возбуждающими обмотками 6 и 7, расположенными так, что ось одного датчика перпендикул рна оси другого датчика, два идентичных канала преобразовани сигналов, включающие соответственно два компенсационных электромагнитных датчика 8 и 9 с измерительными обмотками 10 и 11 и возбуждающими обмо гками , 1 2 и 13, устанавливаемые на эталонных образцах 14 и 15 из материала контролируемой детали , два механизма 16 и 17 одноосного нагружени эталонного образца, например , винтового типа, два датчика 18 и 19 линейных деформаций, например, тензометрического типа, два усилител 20 и 21, соединенных с выходами датчиков 18 и 19, два делител 22 и 23 напр жени , соединенных каждый с выходом одного из усилителей 20 и 21, два нуль-индикатора 24 и 25, включенные каждый между измерительными обмотками одного электромагнитного датчика искател и одного компенсационного электромагнитного датчика, две схемы 26 и 27 сложени сигналов, соединенные своими входами соответственно с выходом усилител одного канала и выходом делител другого канала , два регистратора 28 и 29, соединенные с выходами схем 26 и 27 сложени сигналов, и генератор 30 питани датчиков 2,3,8 и 9, соединенный с возбуждающими обмотками 6,7,12 и 13.The device comprises a finder 1 with two working electromagnetic sensors 2 and 3, formed respectively by measuring windings 4 and 5 and exciting windings 6 and 7 arranged so that the axis of one sensor is perpendicular to the axis of another sensor, two identical signal conversion channels, including two compensation channels Electromagnetic sensors 8 and 9 with measuring windings 10 and 11 and exciting windings, 1 2 and 13, mounted on the reference samples 14 and 15 of the material of the tested part, two mechanisms 16 and 17 uniaxial loading of a reference sample, for example, of screw type, two sensors 18 and 19 of linear deformations, for example, tensometric type, two amplifiers 20 and 21 connected to the outputs of sensors 18 and 19, two voltage dividers 22 and 23, each connected With the output of one of the amplifiers 20 and 21, two null-indicators 24 and 25, each connected between the measuring windings of one electromagnetic sensor of the searcher and one compensation electromagnetic sensor, two circuits 26 and 27 of combining signals connected by their inputs, respectively with the output of the amplifier of one channel and the output of the splitter of the other channel, two recorders 28 and 29 connected to the outputs of the signal combining circuits 26 and 27, and a generator 30 for supplying sensors 2,3,8 and 9 connected to the excitation windings 6,7,12 and 13.

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Искатель 1 с датчиками 2 и 3 устанавливают на поверхности контролируемой металлической детали, а датчики 8,9,18 и 19 соответственно на эталонных образцах 14 и 15, имеющих ту же структуру металла, что и контролируема деталь, но не имеющих остаточных напр жений.Searcher 1 with sensors 2 and 3 is mounted on the surface of a monitored metal part, and sensors 8, 9, 18 and 19, respectively, on reference samples 14 and 15, having the same metal structure as the part being monitored, but without residual stresses.

На возбуждающие обмотки 6,7,12 и 13 Датчиков 2,3,8 и 9 подают напр жение переменного тока от генератора 301 При этом в измерительных обмотка 4,5,10 и 11 всех электромагнитных датчиков возникают сигналы, величина которых зависит от химического состава, структуры и величины остаточных напр жений в образцах 14 и 15 и детали. Поскольку обмотки рабочих и компенсационных датчиков включены встречно, нуль-индикатор каждой цепиThe exciting windings 6, 7, 12 and 13 of the Sensors 2,3,8 and 9 are supplied with alternating current voltage from the generator 301 In this case, signals are generated in the measuring windings 4,5,10 and 11 of all electromagnetic sensors, the value of which depends on the chemical composition , structures and magnitudes of residual stresses in samples 14 and 15 and details. Since the windings of working and compensating sensors are included in the opposite direction, the zero indicator of each circuit

о тклон етс на величину, соответствущую разнице сигналов рабочего и компенсационного датчиков и обусловлен ,ную разницей только остаточных напр жений в образцах и детали, так как химический состав и структура образцов и детали одинаковые.It is tilted by an amount corresponding to the difference between the signals of the working and compensation sensors and is due to the difference only in the residual stresses in the samples and parts, since the chemical composition and structure of the samples and parts are the same.

С помощью механизмов 16 и 17 одноосного нагружени осуществл ют последовательно деформацию образцов 14 и 15 до установки нуль-индикаторов 24 и 25 в нулевое положение.При этом датчики 18 и 19 линейной деформации эталонных образцов создают сигналы , пропорциональные возникшим в эталонных образцах 14 и 15 деформаци м их кристаллической решетки.Эти деформации соответствуют деформаци м кристаллической решетки детали. Однако созданные в образцах напр жени не соответствуют дeйcтвитeльны 1 значени м напр жений в детали, поскольку не учтена нелинейность вли ни напр жений на деформации кристаллической решетки вследствие плоского напр женного состо ни . Усиленные усилител ми 20 и 21 сигналы поступают каждый на вход одной из схем 26 и 27 сложени , а на другой вход поступает ослабленный делителем 22 или 23 сигнал от усилител другого канала . Благодар этому сигналы на выходе схем сложени соответствуют истинньм значени м остаточных напр жений в детали, а регистраторы 28 и 29 фиксируют действительные значени остаточных напр жений.Using the mechanisms 16 and 17 of uniaxial loading, the deformation of samples 14 and 15 is carried out successively, before the null indicators 24 and 25 are set to zero. At the same time, sensors 18 and 19 of linear deformation of reference samples create signals proportional to the deformation that occurred in reference samples 14 and 15 m of their crystal lattice. These deformations correspond to deformations of the crystal lattice of the part. However, the stresses created in the samples do not correspond to the actual 1 stresses in the part, since the nonlinearity of the effects of stresses on the lattice deformations due to a flat stress is not taken into account. The signals amplified by amplifiers 20 and 21 each arrive at the input of one of the addition circuits 26 and 27, and the signal from the amplifier of the other channel is attenuated by the divider 22 or 23 at the other input. Due to this, the signals at the output of the circuitry correspond to the true values of the residual stresses in the part, and the recorders 28 and 29 record the actual values of the residual stresses.

Достоверность опредени остаточны напр жений с помощью предложенного устройства обеспечит надежный контроль ответственных деталей машин, например корпусов реакторов, а также будет способствовать увеличению срока их эксплуатации за счет возможности более точной регламентации величины остаточных напр жений в поверхностном слое.The reliability of determining residual stresses with the aid of the proposed device will ensure reliable control of critical machine parts, for example, reactor vessels, and will also increase their service life due to the possibility of more precise regulation of the magnitude of residual stresses in the surface layer.

Claims

1. Author's certificate of the USSR 462982, class, G 01 B 7/24, 1971.

2. USSR author's certificate number 120357, cl. G 01 B 7/24, 1955 (prototype).