Способ определения интенсивности напряжения в изделиях из ферромагнитных материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 176 9 А 1)5 6 01 1. 1/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ ЬСТВУ ЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВЕНИЯ В ИЗДЕЛИЯХ ИЗ НЫХ МАТЕРИАЛОВ бретения: перед установгого преобразователя на зделие ооразец изгибают том и определяют интенения с учетом усреднения пряжение на поверхности ют по математической за(61) 1670437(54) СПОСОБ ОП НОСТИ НАПРЯЖ ФЕРРОМАГНИТ (57) Сущность из кой магнитоупру контролируемое заданным момен сивность напряж его по глубине. Н изделия определ висимости. 1 ил..А ельство ССС1/12, 1989. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Изобретение относится к области приборостроения, а именно к определению механических напряжений, преимущественно интенсивности напряжения, в изделиях из ферромагнитных материалов путем измерения изменения магнитных свойств последних, может быть использовано в машиностроении, судостроении и других отраслях промышленности для неразрушающего контроля механических напряжений и является усовершенствованием известного способа определения интенсивности напряжения в изделиях из ферромагнитных материалов по авт. св. М. 1670437.В описании к основному изобретению по авт. свид. М 1670437 описан способ определения интенсивности напряжения в изделиях из ферромагнитных материалов, заключающийся в том, что устанавливают магнитоупругий преобразователь трансформаторного типа на эталонный образец, изготовленный из того ке материала, что и контролируемое изделие, ступенчато нагружают образец в продольном направлении, одновременно намагничивают материал образца в зоне действия преобразователя в направлениях, составляющих угол 45 между собой, фиксируют его выходной сигнал, пропорциональный изменению намагниченности в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания после каждой ступени нагружения, определяют градуировочный коэффициент, устанавливают преобразователь на контролируемое изделие, ориентируют, одновременно намагничивают материал изделия в зоне действия преобразователя в направлениях, составляющих угол 45 между собой, фиксируют его выходной сигнал, пропорциональный изменению намагниченности в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания и определяют интенсивность напряжений по известному соотношению,Недостатком известного способа является низкая точность определения напряжений на поверхности при изгибе контролируемого изделия, так как напряжения по толщине в этом случае распределены по линейному закону - максимальны на поверхности и равны нулю в нейтральном слое-, а градуировку производят при одноосном нагружении, когда нормальные напряжения не зависят от толщины материала,Целью изобретения является повышение эффективности за счет возможности определения напряжений на поверхности изделий, подвергнутых изгибу, за счет учета глубины усреднения интенсивности напряжения при изгибе эталонного образца.Поставленная цель достигается тем, что в способе определения интенсивности напряжения, в изделиях из ферромагнитных материалов по авт, св. М 1670437 предусмотрено, что определяют глубину усреднения напряжений при изгибе эталонного образца, а напряжения на поверхности изделия определяют по формулео Яп = - Л 1 --т где о - интенсивность напряжения на поверхности изделия;о, - интенсивность напряжения, усредненная на глубину Л;Л - глубина усреднения напряжений при изгибе;1 - толщина материала.Сущность предложенного способа определения интенсивности напряжения в изделиях из ферромагнитных материалов поясняется на чертеже и заключается в следующем.Восьмиполюсный магнитоупругий преобразователь по авт, свид. М 1670437 устанавливают полюсами на эталонный образец, из того же материала, что и контролируемое изделие, с известным зазором, ориентируют преобразователь таким образом, чтобы полюса одного намагничиваю- щего электромагнита располагались вдоль продольной оси образца, нагружают образец ступенчато в продольном направлении и одновременно намагничивают материал образца в зоне действия преобразователя в направлениях, составляющих угол 45 между собой двумя переменными магнитными полями с частотой Г 1 для продольного направления и частотой 1 г для направления, составляющего угол 45 к первому, фиксируют значения выходного сигнала после каждой ступени нагружения в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания при помощи измерительных обмоток и определяют градуировочный коэффициент по формулегде ЬГЮср - среднее значение приращения выходного сигнала;Я - площадь поперечного сечения образца; 5 Ь Е - ступень нагружения,После этого изгибают образец и определяют интенсивность напряжения по формуле 1003 Т = где п 1 т, пь - значения выходного сигнала преобразователя с измерительных обмоток; 15 Т - градуировочный коэффициент;дср - среднестатистическое отклонение при определении интенсивности напряжения с использованием критерия наибольших касательных напряжений, 20 после чего рассчитывают нормальное напряжение, которое в этом случае равно интенсивности напряжения, на поверхности образца при его изгибе по формуле 25Мопт =у где М - изгибающий момент;Ю - момент сопротивления сечения об разца.После этого определяют глубину усред нения напряжений при изгибе эталонногообразца по формуле 35 где Л - глубина усреднения напряжения;с - толщина образца; 40 с - интенсивность напряжения, усредненная на глубинуЛ;опт - интенсивность напряжения на поверхности образца.Затем устанавливают преобразователь 45 полюсами на поверхность контролируемого изделия с известным зазором, полюса одного из намагничивающих электромагнитов ориентируют вдоль произвольно выбранной на изделии оси (например, вдоль про катки для листовых конструкций, или вдоль сварного шва для сварных изделий), одновременно намагничивают материал изделия в зоне действия преобразователя в направлениях, составляющих угол 45 меж ду собой двумя переменными магнитными полями с частотой 1 для направления перпендикулярного этой оси и частотой 12 для направления, составляющего угол 45 с осью, фиксируют значения выходного сиг1763909 Затем изгибают образец моментом М = 355 Н м и определяют интенсивность напря 10 жения, усредненного на глубине-( 1+ ГДЕ П 1 т, П 2 т - ЗН измерительныхд= 0,3 клонение при о напряжения с и ибольших касатПосле этог напряжение, ко интенсивности сти образца пр 1 Яп - д 1 --где (Ъ - интенсивность напряжения на поверхности изделия; 25я - интенсивность напряжения, усредненная на глубине А;А - глубина усреднения напряжения;1 - толщина материала,Изобретение осуществляется следующим образом,Магнитоупругий преобразователь поавт, свид, ЛЬ 1670437 устанавливают полюсами на эталонный образец, выполненный,например, в виде полосы площад 2 ью поперечного сечения Я = 1,224 10 мм / толщина с = 15 мм, ширина Ь = 81,6 мм/с зазором1,5 мм, материал образца сталь 10 ХСНД.Ориентируют преобразователь таким образом, чтобы один из намагничивающих магнитопроводов располагался вдольпродольной оси образца (оси У), нагружаютего ступенчато.в продольном направлениинагрузками Л Г = 50 кН и одновременнонамагничивают материал образца в зоне 45действия преобразователя в направлениях,составляющих угол 45 между собой двумяпеременными магнитными полями с частотой Г 1 = 900 Гц для продольного направления и частотой 12 = 800 Гц для направления, 50составляющего угол 45 к первому. Фиксируют изменения выходного сигнала послекаждой ступени нагружения в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания. При этом Лп 1= 0 - приращение 55выходного сигнала с измерительной обмотки,перпендикулярной продольной оси образца,а Лп 2 ср = 14,9 мкА - среднее приращениезначения выходного сигнала с измеритель 116 МП 060 10 где нала в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания посредст- вом измерительных обмоток, определяют величину интенсивности напряжения по формуле где п 1, п 2 - значения выходного сигнала преобразователя с измерительных обмоток;Т - градуировочный коэффициент;дср - . среднестатистическое отклонение при определении интенсивности напряжения с использованием критерия наибольших касательных напряжений, и определяют интенсивность напряжения на поверхности изделия ной обмотки, составляющей угол 45 с первой измерительной обмоткой. После чегоопределяют градуировочный коэффициентпо формуле 18,34 + 4 Э 8,41РП 3 Вг щщ ачения выходного сигнала обмоток преобразователя - среднестатистическое о пределении интенсивнос спользованием критерия нельных напряжений. о рассчитывают нормальн торое в этом случае рав напряжения, на поверхн и его изгибе по формуле згибающии момент;и с 26- момент сопротивления с ния образца,Затем определяют глубину усредненинтенсивности напряжения по формуле Л = с(1 -- ,") = 15(1 - ф) =2,43 мм,После этого устанавливают преобразователь на поверхность контролируемого изделия с зазором 1,5 мм из стали 10 ХСНД. Иэделие выполнено в виде рамы, подвергнутой изгибу, стойки и ригель которой имеют прямоугольное поперечное сечение размерами 150 х 15 мм, Ориентируют преобразователь таким образом, чтобы один из намагничивающих магнитопроводов располагался вдоль длинной стороны ригеля и одновременно намагничивают материал изделия в зоне действия преобразователя в направлениях, составляющих угол 45 между собой двумя переменными магнитными полями с частотой 11 = 900 Гц для продольного направления и частотой 12 = 800 Гц для направления, составляющего угол 45 к продольному, фиксируют значения выходного сигнала в направлениях, перпендикулярных направлениям намагничивания п 1 = 28,51 мкА и п 2 = 41,24 мкА. По результатам измерений определяют интенсивность напряже1763909 ния, усредненную на глубине Я(по прототипу)+4 п 28,51 +4 пчт -- 107,4 МПаивность лия по еляют интенс рхности изде после этого опредапряжения на повормуле Йп 07 МПа 2,4 15тения тенсивности наерромагнитных 670437, о тл илью повышения можности опреверхности издеза счет учета оставитель В.Юрченкоехред М,Моргентал Корректор С,Лисина Редактор Н.Сухано каз 3451 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Уж л.Гагарина, 1 Формула изобре Способ определения ин пряжения в изделиях из ф материалов, по авт. св. М 1 чаю щееся тем, что,с це эффективности за счет воз деления напряжений на по лий, подвергнутых изгибу глубины усреднения интенсивности напряжения при изгибе эталонного образца, перед установкой преобразователя на контролируемое изделие изгибают образец заданным моментом, определяют интенсивность напряжения с учетом усреднения по глубине, а напряжение на поверхности изделия определяют по формуле где цп - интенсивность напряжения на по верхности изделия;с - интенсивность напряжения, усредненная на глубине А;А- глубина усреднения интенсивностинапряжения;0 г - толщина материала.