Устройство для определения остаточных напряжений при плоском напряженном состоянии

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскикСоциалистическихРеспублик 1 Ц 905666(61) Дополнительное к авт, сеид-ву -22) Заявлено 030877 (21) 2514782/18-28с присоединением заявки Мо -(23) Приоритет -Опубликовано 150282. Бюллетень Мо бДата опубликования описания 15 Р 232 51)М Кп6 011/12 С 01 В 7/24 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения А.Н.Овсеенко, А.Е.Борисоглебский и В.В.Е есии , Г е 1 7,Научно-производственное объединение по технологии машиностроения(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ ПРИ ПЛОСКОМ НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИИзобретение относится к измерению механических напряжений и может быть использовано для контроля остаточных напряжений в ответственных деталях машин, для которых предусматривается изготовление из материала детали дополнительных эталонных образцов, подвергаемых испытаниям на одноосное растяжение.Известно устройство для определения остаточных напряжений при плосфком напряженном, состоянии, содержащее четыре электромагнитных датчика, расположенных диаметрально в двух взаимно-перпендикулярных плоскостях и устанавливаемых на поверхности детали, и регистрирующую аппаратуру 13.Однако это устройство применимо только в тех случаях, когда допускается метод разрушающего контроля, а точность, обеспечиваемая этим Устройством, невысока, так как в процессе сверления отверстий искажается напряженное состояние всей детаЛи.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для определения остаточных напряжений при плоском напряженном состоянии в металлических деталях, содержащее искатель с двумя электромагнитными датчиками, ориентированными во взаимно-перпендикулярных направлениях, и нуль-индикатор, соединенный с выходами датчиков 2",Однако и это. устройство не,обеспечивает высокой точности измерения остаточных напряжений вследствие того, что при плоском напряженном состоянии зависимость между деформациями и напряжениями нелинейна, а выходные сигналы датчиков нелинейно связаны с измеряемой деформацией.Целью изобретения является повышение точности измерений.Цель достигается тем,что устройство снабжено двумя идентичными каналами преобразования сигналов, каждый из которых содержит компенсационный электромагнитный датчик, устанавливаемый на эталонном образце из материала контролируемой детали, механизм одноосного нагружения эталонного рбразца, датчик линейных деформаций образца, усилитель, соединенный с выходом датчика линейных деформаций, делитель напряжения, соединенный с выходом усилителя, схему сложения, один вход которой соединен с ЗО выходом усилителя, а другой вход -45 50 55 60 65 с выходом делителя другого канала,и регистратор, и дополнительным нуль-,индикатором, а выходы основного икомпенсационного датчиков каждогоиз каналов подключены к одному изнуль-индикаторов.На чертеже представлена блок-схема устройства,Устройство содержит искатель 1 сдвумя рабочими электромагнитными датчиками 2 и 3, образованными соответственно измерительными обмотками 4и 5 и возбуждающими обмотками б и 7,расположенными так, что ось одногодатчика перпендикулярна оси другогодатчика, два идентичных канала преобразования сигналов, включающие соответственно два компенсационных электромагнитных датчика 8 и 9 с измерительными обмотками 10 и 11 и возбуждающими обмотками 12 и 13, устанавливаемые на эталонных образцах 14 и15 из материала контролируемой детали, дна механизма 16 и 17 одноосногонагружения эталонного образца, например, винтового типа, два датчика 18и 19 линейных деформаций, например,тензометрического типа, два усилителя 20 и 21, соединенных с выходамидатчиков 18 и 19, два делителя 22 и23 напряжения, соединенных каждый свыходом одного из усилителей 20 и 21,два нуль-индикатора 24 и 25, включенные каждый между измерительными обмотками одного электромагнитного датчика искателя и одного компенсационного электромагнитного датчика, двесхемы 26 и 27 сложения сигналов, соединенные своими входами соответственно с выходом усилителя одного канала и выходом делителя другого канала, два регистратора 28 и 29, соединенные с выходами схем 26 и 27 сложения сигналов, и генератор 30 питания датчиков 2,3,8 и 9, соединенныйс возбуждающими обмотками 6,7,12 и13.Устройство работает следующимобразом,Искатель 1 с датчиками 2 и 3 устананливают на поверхности контролируемой металлической детали, а датчики8,9,18 и 19 соответственно на эталонных образцах 14 и 15, имеющих ту жеструктуру металла, что и контролируемая деталь, но не имеющих остаточныхнапряжений.На возбуждающие обмотки 6,7,12 и13 датчиков 2,3,8 и 9 подают напряжеиие переменного тока от генератора30 При этом в измерительных обмотках 4,5,10 и 11 всех электромагнитных датчиков возникают сигналы, величина которых зависит от химическогосостана, структуры и неличины остаточных напряжений в образцах 14 и 15и детали. Поскольку обмотки рабочихи компенсационных датчиков включенывстречно, нуль-индикатор каждой цепи 5 1 О 15 20 25 30 35 40 отклоняется на величину, соответствующую разнице сигналоз рабочего и компенсационного датчиков и обусловлен -ную разницей только остаточных напряжений в образцах и детали, так какхимический состав и структура образцов и детали одинаковые.С помощью механизмов 16 и 17 одноосного нагружения осуществляютпоследовательно деформацию образцов14 и 15 до установки нуль-индикаторов 24 и 25 в нулевое положение,Приэтом датчики 18 и 19 линейной деформации эталонных образцов создают сигналы, пропорциональные возникшим вэталонных образцах 14 и 15 деформациям их кристаллической решетки.Этидеформации соответствуют деформациямкристаллической решетки детали, Однако созданные в образцах напряженияне соответствуют действительным значениям напряжений в детали, поскольку не учтена нелинейность влияниянапряжений на деформации кристаллической решетки вследствие плоскогонапряженного состояния. Усиленныеусилителями 20 и 21 сигналы поступают каждый на вход одной из схем 26и 27 сложения, а на другой вход поступает ослабленный делителем 22 или23 сигнал от усилителя другого канала. Благодаря этому сигналы на выходе схем сложения соответствуют" истинным значениям остаточных напряженийв детали, а регистраторы 28 и 29Фиксируют действительные значенияостаточных напряжений,Достоверность опредения остаточныхнапряжений с помощью предложенногоустройства обеспечит надежный контроль ответственных деталей машин,например корпусов реакторов, а такжебудет способствовать увеличению срока их эксплуатации за счет возможности более точной регламентации величины остаточных напряжений в поверхностном слое. Формула изобретения Устройство для определения остаточных напряжений при плоском напряженном состоянии в металлических деталях, содержащее искатель с двумя электромагнитными датчиками, ориентированными во взаимно-перпендикулярных направлениях, и нуль-индикатор, отличающее с я тем, что, с целью повышения точности измерений, оно снабжено двумя идентичными каналами преобразования сигналов, каждый из которых содержит компенсационный электромагнитный дат- чиК, устанавливаемый на эталонном образце из материала контролируемой детали, механизм одноосного нагружения эталонного образца, датчик линейных деформаций образца, усилитель,Тираж 882Государственного комитетаелам изобретениЯ и открытиМосква, Ж, Раушская на одписно д. 4 илиал ППП "Патент", г. ужгород, ул Проектная,соединенный с выходом датчика линейных деформаций, делитель напряжения,соединенный с выходом усилителя,схему сложения, один вход которойсоединен с выходом усилителя, а другой вход - с выходом делителя другого канала, и регистратор, и дополнительным нуль-индикатором, а выходыосновного и компенсационного датчиков каждого из каналов подключены кодному из нуль-индикаторов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство ССР9 462982, кл. С 01 В 7/24, 1971.2. Авторское свидетельство СССР9 120357, кл. 0 01 В 7/24, 1955