Способ определения остаточных напряжений в образцах из ферромагнитного материала

Союз СеветсиниСоциапнстнчаснниРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОВРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 930005( 011/12 С 01 В 7/24 Веударетвеей квиитвт СССР ие дмаи изобретений и открытий(72) Авторь изобретен Супейманов и С. Д. М. Духовный,Государственный вс научно-исспедовате и эксплуатации мащ ордена Трудового нопогический инс оюзн 71) Заявител к ного парка о-трак 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ . В ОБРАЗЦАХ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА Известен способ опнийв образцах, основаэлектрического потеся на поверхности матствием приложенной навнешнего намагничива редепения напряженный на измерении нциапа,образующегоериапа под воздей грузки в отсутств ющего поля 1 . ие11 б распрострапастических иэделиям, не процессе испыОцнако известный спо няется топько на обпасть деформаций и неприменим падпежашим разрушению таний.в Известен также с напряжений в металл в том, что вращающий циклической изгибной ЭДС вйхревых токов,пособ определения ах, заключающийся ся образец нагружают нагрузкой и измеряют возбуждаемых пере Изобретение относится к исспедованиям напряженного состояния иэделий из,ферромагнитных материапов электромагнитными метоцами й может быть использовано цля прогнозирования усталостных характерис: тик вращающикся цеталей машин, поцверга. ющихся циклическому изгибному нагружению. 2менным электромагнитным полем в зависимости от тока циклов нагружения 2.Недостатком этого способа являетсязначительная трудоемкость измерений,обусловленная необходимостью проведения в предварительных испытаний этапонныхобразцов до их разрушения и необходи"мостью получения начального участка зависимости величины ЭДС вихревык токовот числа цикпов нагружения.10Наибопее близким по технической сущности к изобретению явпяется способопределения напряжений в образцах изферромагнитного материала, заключающийся в том, что нагружают образец и 5измеряют вепичину наведенной магнитным ,: подем образца ЭДС, при этом изменениенагрузки произвоцят разгрузкой по получения максимального приращения напряженияна иэмеритеепьной обмотке накладного токовикревого цатчика, по величине которого суцят о напряжении в образце 31.Недостатком этого способа являетсязначительная трудоемкость опредепения93000 напряжений, так как величинасигнала, наведенного в измерительной обмотке, определяется как характеристиками исследуемого материапа, в т. ч, и величиной внутренних напряжений, так и параметрами намагничиваюшего поля (например, напряжением на полесоэдаюшей обмотке -датчика). Кроме того, для определения величины разгрузки образца по напряжению на измерительной обмотке датчика 1 О в момент достижения максимапьного значения первой производной сигнала необходимо измерение всех предшествующих значений напряжения, чт.о представляет значительную сложность, 15цепь изобретения - сокращение трудоемкости определения.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения остаточных напряжений в образцах из ферро магнитного материала, заключающемуся в том, что нагружают образец и измеряют величину наведенной магнитным полем образца ЭДС, образец нагружают до появления скачка величины наведенной 25 ЭДС и фиксируют соответствующую этому состоянию образца величину нагрузки, по которой определяют остаточные напряжения.Сущность предпагаемого способа за- З 0 ключается в следующем.Магнитные свойства образцов из ферромагнитных материалов, подвергнутых меха- ничей 9 й обработке, связаны, с внутренними остаточными напряжещями. Вектор остаточной намагниченности 3 в таких образцах может быть ориентирован произвольным образомпричем ориентация вектора 3 может меняться под действием приложенной внешней нагрузки. При воздей 40 ствии на образец повторно-переменной нагрузки изменение ориентации вектора 1 приводит к появлению собственного электромагнитного поля, которое может быть зафиксировано известными техническими средствами. Так, например, дпя образцов и издецийиз ферромагнитных материалов, подвергнутых иэгибной нагрузке с вращением,существует соотношение между ориентацией вектора остаточной намагниченностиприложенной нагрузкой и величиной внутренних остаточных напряжений, определяемое зависимостьюЬр 6 соь 18,где ; - внутренние остаточные напряжения в исспедуемом образце;.,8 46 - напряжения в образце от действия припоженной внешнейнагрузки;9 - ориентация вектора остаточнойнамагниченности относительнооси образца,Отсюда следует, что переориентациявектора 3 возможна топько в случае,когла приложенная к образцу изгибнаянагрузка превышает по своей величиневнутренние напряжения, в образце, Скачкообразному изменению угла О при этомсоответствует равенство 5=6;Это изменение угла 9 можно зафиксировать, например, с помощью охватывающей измерительной катушки, неподвижно,установленной на образце в заданном сечении. Выводы катушки подключают к электроизмеритепьному прибору, напримерцифровому вольтметру. Для прлучениябольшего значения ЭДС катушка должнаиметь большое число витков (порядка нескольких тысяч),Для опредепения усталостных характеристик испытуемый образец или изделиевместе с коаксиально распопоженной измеритепьной катушкой устанавливают вмашине для проведения испытаний наусталостную прочность (например, типаМУИ), Образец приводят во вращение с постоянной скоростью без приложения нагрузки и фиксируют начальноезначение ЭДС, обусповленное наводками(шумами) в цепи катушки. Вращениевектора при отсутствии нагрузки не создает переменного электромагнитногополя и не приводит к появлению дополнительной ЭДС индукции в цепи катущ-Кие Образец нагружают, плавно увеличивая прилагаемую к образцу изгибную нагрузку и одновременно контролируя вепичину наведенной ЭДС в измерительной катушке в отсутствие внешнего намагничиваюшего поля, до появления скачка наведенной ЭДС, которому, как указывалось, соответствует равенство внутренних остаточных напряжений напряже-,ниям в образце от действия приложеннойвнешней нагрузки. фиксируют соответствуюшую этому состоянию образца величину нагрузки, по которой определяют остаточные напряжения, например, расчетами,исходя из геометрических размеров ирасположения контролируемого сеченияобразца или непосредственными, измерениями и известными методами, например,тензометрами.5 930005Предложенный способ поэвопяет определить остаточные напряжения беэ создания внешнего магнитного поля, без проведения градуировок и испытания эталонных образцов и беэ разрушения самих образцов. Составитепь В, СавичевРедактор Т. Кугрышева Техред Е. Харитончик Корректор М. Пожо Заказ 3448/50 . Тираж 614 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий 113035, Москва, )К, Раушская наб., д, 4/5филиал ППП Патент", г, Ужгород, уп. Проектная, 4 формула изобретения Способ опредепения остаточных напряжений в образцах иэ ферромагнитного материала, заключающийся в том, что нагружают образец и измеряют величину наведенной магнитным полем образца ЭДС, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью сокращения трудоемкости определения, образец нагружают до появления скачка величины наведенной ЭДС и фиксируют соответствующую этому состоянию образца величицу нагрузки, по которой опредепяют остаточные напря 5 женин. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Урусовская А. А. Эпектрические10 эффекты, связанные пластической деформацией ионных кристаллов. )КурналАН СССР "Успехи физических наук,т, 96,.вып. 1, сентябрь 1968, с, 39-60.2. Авторское свйдетельство СССР15 Ж 260940, кл. 5 01 М 3/38, 1967.3. Авторское свидетельство СССРЖ 372465, кл. 6 011/12, 1971