Способ определения напряжений в элементах металлоконструкций

(19) 11 1)5 С О 11/12 ЕНИ обавочные напряс исконным напря которых контро нзорезистора 6,ением 10 создаютения а 6., соосныением б, величиируют с помощью(56) 7 4,У 140 ют рабочии Сравнивая 1 конструк итотензометри, В намагниисточника 7 фиксированн ульт ат осно вно гоб Ь 6м н =н,яют величину 6 р ения этим гр ом, опре ои,собужающим ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБР 44449 36/24-1020,06, 8807,1090.Бюл, Мд 37Институт физики металлов Уральсотделения АН СССР и Проектный чно-исследовательский институт ьский Промстройниипроект" Т.Х.Бикташев, Г,И,Деордиев,Шакшин531, 781 (088,8)Авторское свидетельство СССР 465, кл. С О 1 . 1/12, 1973, торское свидетельство СССР 1295, кл. С 01 1. 1/12, 09,0 86,НАПРЯЖЕНИЙТРУКЦИЙтся к измери ляет повыситьяжений в элеме т алло ко нстматериалов,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯВ ЭЛЕМЕНТАХ МЕТАЛЛОКОНС(5 7) Изо бр етение относительной технике и позвоточность измерения напрментах сложного профилярукций из ферромагнитныхНа исследуемый элементции устанавливают магический преобразовательчивающую обмотку 4 отподают переменный токамплитуды 1 ю,. Нагр подключенного к измерителю 9 деформации, При этом вольтметром 8 измеряют изменение напряжения Д 1, инду 1 ируемого в обмотке 5, Путем деления Д на д 6 находят результат основного измерения - величину отношенияДП 6 6Снимают добавочнуюаЬ 1 Пю,-Нснагрузку, создающую 06, Увеличивают амплитуду тока Х в обмотке 4, не менее чем в 4-6 раз по сравнению с основным измерением, аналогично созда" ют дополнительные напряжения д 6, соосные с 6, но повторяют измерения Л и д 6 и определяют их отдП 6ношение - По величине этого отношения выбираградуировочный график, ре1597612Изобретение относится к областиизмерительной техники и может бытьиспользовано в строительстве и машиностроении дпя неразрушающего определения напряжений в элементахметаллоконструкции из ферромагнитных материалов, возникших от приложенных нагрузок, а также остаточных напряжений, появившихся в процессе изготовления,Цель изобретения - повышение точности измерения напряжений в элементах сложного профиля,На Фи г 1 схематично по каэ ано устройство для реализации предлагаемого способа; на фиг,2 - экспериментальные з ависимо сти величины отнод 11шения -- выходных сигналов магнидЬ 20тотензометрического преобразователя отот уровня действующих напряжений,Устройство для реализации спо"соба (фиг. 1) устанавливается на исследуемый элемент 1 конструкции и 25содержит магнитотензометрический пре.-образователь 2, выполненный в видеП-образного магнитопровода 3 с обмоткой 4 возбуждения и измерительнойобмоткой 5, и тензореэистора 6 уста- ЗОновленного между полюсами магнитопровода 3, регулируемый источник 7 переменного намагничивающего тока, вольтметр 8, измеритель 9 деформации инагружающее приспособление 10,35Способ осуществляется следующимобразом,В измерительную позицию на участокисследуемого элемента 1 с искомыминапряжениямиустанавливают магиихтотензометрический преобразователь 2,в обмотку 4 которого от источника 7подают переменный ток Фиксированнойамплитуды 1 , обеспепвающий намагни кивание материала элемента 1 в зоне между полюсами П-образного магни -топровода 3 переменным полем, амплитуда Н, которого порядка коэрцитивной силы Н данного материала, Нагру"жающим приспособлением 10 (напримеру .50струбциной) создают на этом участкесооаные с 6добавочные напряжения,дб, величину которых контролируют спомощью тензорезистора 6, подключенного к входу измерителя 9 деформации. 55При этом с помощью вольтметра 8 измеряют величину ДБ - изменение индуцируемого в обмотке 5 напряжения,прямо пропорциональное изменению ДВ магнитной индукции в результате изменения уровня действующих напряжений6 на величину д. Путем деления д 11на д находят результат основного измерения - величину отношения дЦ )6 616 )Нчувствительную к уровню напряженийЬ, и устраняют добавочную нагрузку,хфсоздающую дб, Затем, не изменяя местоположение преобразователя 2 на элементе 1, увеличивают амплитудутока в обмотке 4 в 4-6 раз,по срав- нению с основным измерением, В результате этого в зоне между полюсами магнитопровода 3 создается намагничивающее поле с амплитудой Н,при котором характеристика ПМмагнитоупругого эффекта не должназависеть от 6- она определяетсятолько магнитоупругими свойствамиматериала, из которого выполнен элемент 1, Приспособлением 10 повторноосуществляют контролируемое нагружение элемента 1, проводя измерениедЬ с помощью измерителя 9 деформациии измерение йБ с помощью вольтмет -ра 8, и находят результат вспомогательного измерения - величину относЬ 11 16:Д,шенин в -"-после чего устДЬ Н74 Нраняют добавочную нагрузку, Пот 1 Ь-Ьхвыбирают рабочий градуиЪ1 сровочный график иэ числа графиковколоколообразной зависимостиЛЦ 1от 6, заранее полученаЬ)Н Нных на образцах различных конструкционных сталей (Фиг,2, кривые 4 - 6).Д я этого исходя из эмпирическойл Б 1 6: Ьд 11 16 =0связи между --" и --в Ь Н,74 Н с д Ь ЪН,П) =хдля данного материала по - -1аЬ 1,4 Н401 6 =0оценивают величинудб )Н Нвечающую максимуму искомого градуироночного графика для конкретного типа материала, из которого выполнен.исследуемый элемент в месте определения , и находят по этой оценкесоответствующий градуировочный граФик, Сравнивая результат основногоизмерения с этим графиком, определяют величину Ьх.5 15На фиг,2 приведены экспериментальные графики, полученные на трех образцах типичных конструкционных сталей при амплитуде Н намагничивающего поля порядка коэрцитивной силы сталей (10 А/см) и при амплитуде Н , увеличенной в 5 раз (50 А/см) по сравнению с Н , Измерения проводились на частоте 110 Гц, на одном и том же участке в центральной части образцов - на базе 30 х 30 мм, Графики 1 и 2 - для образцов Р 1 и 9 2 (сталь 3 двух разных плавок), график3 - для образца Р 3 (сталь 14 Г 2), все при Ню = 1 О А/см; графики 4 и 5 - для образцов Р 1 и У 2, график 6 - для образца У 3, все при Н50 А/см,Поскольку значения10ЛЬна графиках 4 - 6 практически не з ависят от 6 и при произ вольном 6 однозначно связаны с величи,дИ 6= 0ной - Н, для данного конкретного материала, то эта эмпирическая связь позволяет выбрать подходящий градуировочный график из числа колоколообразных графиков 1дц 16= 0 3 по оценке величины --дЬ 1 Н;- 10 А/см путем сопоставления измеренного зна 97612 бП = кченияЬ Н= 50 А/смс графиками4 "6,5Формула изобретенияСпособ определения напряжений вэлементах металлоконструкций, заключающийся в том, что на одном и томже участке исследуемого элементаконструкции проводят основное ивспомогательное измерения магнитоупругой чувствительности, каждое изкоторых выполняют при однократномконтролируемом изменении напряженного состояния этого элемента содновременным его намагничиваниемпеременным полем фиксированной амплитуды, выбирают рабочий градуировочный график по результату вспомогатель 20 ного измерения и судят о величине искомых напряжений по результатам основного измерения, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыщения точности измерения напряжений в25 элементах сложного профиля, однократное контролируемое изменения налряженного состояния производят вдольлинии действия искомых напряжений,а амплитуду намагничивающего поля30 при вспомогательном измерении увеличивают в 4-6 раз по сравнению с основным измерением,