Способ измерения механических напряжений

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ-МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ при испытании объекта путем намагничивания объекта и регистрации величины остаточного магнитного поля, отличающийс я тем, что, с целью повышения точности измерения, объект или его часть, включающую контролируемый участок, после испытания нагружают, в процессе нагружения снимают зависимость изменения величины остаточного магнитного поля от механических напряжений в месте контроля, определяют значение механического напряжения , при котором происходят необратимые изменения величины остаточного магнитного поля, по которому и судят об величине механических напряжений, действуюнщх при испытании объекта. сл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (! 1}

4(51) G 01 1 1 12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

Г1О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3695226/24-10 (22) 26.01.84 (46) 07.05.85. Бюл. В 17 (72) В.Н. Большаков и В.Г. Горбаш (71) Институт прикладной физики

АН Белорусской ССР (53) 531.781(088.8) (Se) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 773462, кл. G 01 Т 1/12, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 255820, кл. G 01 Ь 1/12, 1969 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ИЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ при испытании объекта путем намагничивания объекта и регистрации величины остаточного магнитного поля, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерения, объект или его часть, включающую контролируемый участок, после испытания нагружают, в процессе нагружения снимают зависимость изменения величины остаточного магнитного поля от механических напряжений в месте контроля, определяют значение механического напряжения, при котором происходят необратимые изменения величины остаточного магнитного поля, по которому и судят об величине механических напряжений, действующих при испытании объекта. о

1154562

Изобретение относится к контроль-но-измерительной технике, а именно к способам измерения механических напряжений при испытании объектов иэ ферромагнитных материалов. 5

Известен способ измерения механических напряжений, основанный на регистрации степени магнитной анизотропии, создаваемой механическими напряжениями в ферромагнитном мате- Ц1 риале, причем о величине механических напряжений судят по значению выходного сигнала накладного магнитоупругого преобразователя и предварительно построенному градуировочному rpa- 15 фику Щ, Недостатком данного способа является необходимость регистрации изменения магнитных свойств материала объекта непосредственно в процессе щ испытаний, что затрудняет проведение измерений, особенно при перемещении объекта в процессе испытаний.

Кроме того, для определения механических напряжений согласно указан- у ному способу необходимо проводить предварительную градуировку, т.е. . устанавливать связь между величиной выходного сигнала магнитоупругого преобразователя и величиной механических напряжений, Точность определения напряжений по градуировочным графикам зависит от того, насколько материал, на котором проводится градуировка, и условия ее проведения соответствуют материалу контролируемого объекта и условиям проведения измерений.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ О измерения механических напряжений путем намагничивания участка контролируемого объекта перед его испытанием и регистрации величины остаточного магнитного поля над намагниченным участком после испытания объекта.

О величине механических напряжений, действовавших в месте контроля при испытаниях, судят по величине остаточ- . ного магнитного поля и предварительно построенному градуировочному графику Г2).

Недостатком известного способа является необходимость построения градуировочного графика, свяэывающе- $5 го величину остаточного магнитного поля с величиной механических напряжений. При проведении градуировки необходимо обеспечить идентичность свойств материала, геометрических размеров образцов, на которых проводится градуировка, а также условий ее проведения соответствующим характе ристикам контролируемого объекта и условиям проведения измерений. Несоблюдение этих требований ведет к снижению точности определения механических напряжений по известному способу.

Цель изобретения — повышение точности измерения механических напряжений, возникающих в объекте в процессе его испытания. указанная цель достигается тем, что соглаcíî способу измерения механических напряжений прн испытании объекта путем намагничивания объекта и регистрации величины остаточного магнитного поля, объект или его часть включающую контролируемый участок, после испытания нагружают, в процессе нагружения снячают зависимость изменения величины остаточного магнитного поля от механических напряжений в месте контроля, определяют значение механического напряжения, при котором происходят необратимые изменения величины остаточного магнитного поля, по которому и судят об величине механических напряжений, действующих при испытании объекта.

Благодаря этому можно определять величину механических напряжений при испытаниях объекта без использования. градуировочных зависимостей.

На чертеже показаны зависимости, изменения величины остаточного магнитного поля Н „ от величины механических напряжений о при испытании объекта и при его нагруженин после испытаний.

Если контролируемый участок испытуемого объекта перед испытанием предварительно намагничен так, что величина остаточного магнитного поля равна значению, соответствующему точке 0, и если при испытании объекта под действием внешних нагрузок в месте контроля возникнут механические напряжения б„, то произойдет частичное размагничивание, т.е. уменьшение величины остаточного магнитного поля до значения, соответствующего точке d . После прекращения испытаний и устранения внешних нагрузок, создающих напряжения в месте контро. з 1i54562 4 ля,, величина остаточного магнитного поля по мере уменьшения напряжений изменяется по кривой 65 до значения, соответствующего точке 1

Таким образом, кривые до и 55

5 показывают характер изменения величины остаточного магнитного поля при увеличении и уменьшении нагрузки в процессе испытания объекта. Значения остаточного поля при действии нагруз- }(} ки в процессе испытаний (точка S ) и после ее снятия (точка 3 ) зависят от величины напряжений, создаваемых нагрузкой в месте контроля. Так, если бы в процессе испытаний в месте контроля величина напряжений была э1 равна 0„ /d„>d„/, то величина остаточного магнитного поля и."-.менилась бы по кривой ц5 до точки 3, соответ ( ствующей напряжению G а после 20 прекращения испытаний изменялась бы по кривой 8 В до точки

Как показали исследования, выполненные на различных материалах, если после испытания проводить нагружение д объекта, то величина остаточного магнитного поля изменяется от значения, определяемого точкой о по кривой t}e которая на участке Й незначительно отличается от кривой

Изменение величины остаточного магнитного поля на участке 12 происходит обратимо, т.е. если прекратить нагружение при любом напряжении в пределах участка 3g и снять нагруз35 ку, то величина остаточного магнитного поля вернется к своему начальному значению, определяемому точкой

1.

При достижении в процессе нагру40 жения точки на зависимости величины остаточного магнитного цоля от напряжений появляется излом и на участке 1) происходит необратжчое изменение величины остаточного маг45 нитного поля.

Величина напряжения, соответствующая появлению излома, т.е. точке на зависимости остаточного магнитного. поля от напряжений при нагружении объекта, равна тому же напряжению, которое достигнуто в месте контроля при испытании объекта. Таким образом, по величине напряжений при нагружении объекта в момент начала

55 необратимого изменения остаточного магнитного поля можно судить о велиВНИИПИ Заказ 2/04/

Филиал ППП "Патвыт", чине напряжений, которые имели место в объекте в процессе его испытаний.

Начало необратимого изменения остаточного магнитного поля при нагружении может быть зарегистрировано различными способами: путем периоди ческого приложения и снятия нагрузки с постепенно увеличивающейся ампли .тудой напряжений до появления необратимых изменений остаточного магнитного поля; по моменту появления излома на зависимости величины остаточного магнитного поля от напряжений при нагружении; по изменению интенсивности шумов Баркгаузена и др.

Способ осуществляется следующим образом..

Перед испытанием проводят локальное намагничивание контролируемого участка поверхности испытываемого объекта с помощью накладного электромагнита. Затем, после испытаний, объект или его часть, включающую контролируемую поверхность, нагружают, например, путем растяжения (сжатия) с одновременной регистрацией зависимости остаточного магнитного поля от величины механических напряжений в месте контроля.

Величину остаточного магнитного по . ля измеряют с помощью феррозондового измерителя магнитного поля, а величину механических напряжений в месте контроля определяют с помощью тенэорезисторов. Результаты измерений регист. рируют с помощью графопостроителя, например, типа Н-306, на вход Х которого подают сигнал, пропорциональный величине механических нагряжений, а на вход У вЂ” сигнал, пропорциональный величине остаточного магнитного поля.

В процессе нагружения фиксируют момент появления излома на зависимости величины остаточного магнитного поля от механических напряжечий и по значению напряжений в этот момент судят о величине механических напряжений, действовавших в объекте при его испытаниях.

Предлагаемый способ позволяет повысить точность измерения механических напряжений при испытании объектов из ферромагнитных материалов путем полного исключения погрешностей, связанных с определением напряжений по градуировочным зависимостям, 36 Тиоаж 897 Подписное г.ужгород, ул.Проектная, 4