Способ определения остаточных напряжений при двухосном напряженном состоянии ферромагнитных изделий и устройство для его осуществления

" па КОМУ А ТЕЛЬСТ про- ашин и А ло ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯ РИ ГКНТ ССОР(5 б) Авторское свидетельство СССР Иф 1273754, кл, Г 01 1. 1/12, 198 б.Орехов Г.Г Состин А,Г. Измерени напряжений и деформаций магнитоупругим методом. - Известия АН БССР. Сер физико-технических наук. - Иинск, 1974, Ф 3, с, 8-12.Орехов Г,Т., Сост н А.С., Орехов В.Т., Захаров В. . Измеритель остаточных напряжений: Сб, Техно ги механосборочного производства. Краматорск, НИИПТмаш, вып. 14, 1973, с. 73-77. 2(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧН 1 Х НАЛРЯЖЕНИЙ ПРИ ДВУХОСНОИ НАПРЯЖЕННО СОСТОЯНИИ ФЕРРОИАГНИТН 14 Х ИЗЧЕЗАЙ И УСТРОЙСТВО ДНЯ ЕГО ОСЛ 1 ЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к измерительной технике и позволит путем регулирования отношения регистрируемых поперечных и продольных магнитоупругих эААектов повысить точность измерения остаточных напряжений при двухосном напряженном состоянии ферромагнитных изделий. Возбуждающие обмотки 15,16 измерительного 3 и компенсационного 4 преобразователей запитывают зот генератора 1 через усилитель 2 переменным током номинальной амплитуды, а Компенсационный преобразователь 4 устанавливают на эталонный образец,а измерительный 3 - на одноосно-нагруженный образец. Снимают амплитупногчао- С тотные характеристики изменений разностного сигнала преобразователей от1566234 частоты при ориентировании измерительного преобразователя поперек др(Е) и вдоль Ор(Е) направления попеременно нагружающей силы, При этом начальную амплитуду Тока поддерживают неизменной. Устанавливают частоту возбуждения Г, при которой абсолютная величина отношения др /дррав 1+ с 1на 1 в -, где 4 - коэффициент Пуассон эна материала изделия. На этой частоте проводят градуировку, строят градуировочную характеристику, из которой определяют коэффициент М, равный тан генсу начального угла наклона этой характеристики. Затем определяют разности Д р,и д р выходных сигналов р; ипреобразователей при установИзобретение относится к областиизмерительной техники и может бытьиспользовано при определении остаточньм напряжений после сварки толсто -стенных поковок на ферромагнитных изделиях, прошедших объемную закалку,нормализацию и другие виды термической, химико-термической и так далееунрочняющих обработок, при которыхглавные напряжения на поверхности изделия близки по величине, а также в35изделиях нз проката, в литых и сварно-литых конструкциях.Цель изобретения - повышение точности путем регулирования отношениярегистрируемых поперечного и продольного магнитоупругих эффектов,На фиг. 1 схематично представленоустройство для определения остаточньнапряжений двухосного напряженногосостояния Ферромагнитных изделий; наФиг. 2 - амплитудно-частотные характеристики при установке измерительногопреобразователя вдоль Др= фЙ) и поперек Д =ф 1 одноосно-нагружаемогообразца при постоянном начальном токе возбуждения; на фиг. 3 - градуировочная зависимость 6 =(б,1, снятаяна градуировочном образце.Устройство для определения остаточных напряжений двухосного напряженного состояния ферромагнитных изделий(фиг, 1) состоит из последовательносоединенных генератора 1 и усилителя 2 низких частот, выполненного и ке измерительного преобразователя наизделии в направлении главных напряжений 6, н 6 с выходным сигналомр компенсационного преобразователя.Величину главных напряжений определяют по Формулам М 1- с 1(1 ИЮ )1+Р1+ 1М 1-46 = -- ( -- Юр+ Мх)1+42 1+2Выходные сигналы преобразователей, снимаемые с измерительных обмоток 7,8 и 9,10, подают на выпрямители 11,12, которые включены в плечи измеритель" ной схемы. Мост 14 служит для установки нуля измерительной схемы, 2 с,п, Ф-лы, 3 ил. виде регулируемого усилителя напряжения, измерительного 3 и компенсационного 4 магнитоупругих преобразователей, например, с Ы-образнымп магннтопроводами 5 и 6, измерительные обмотки 7 - 10 преобразователей 3 и 4 расположены на крайних полюсах магнитопроводов 5 и 6, соединены попарно последовательно согласно и подключены к входам двухполупериодных выпрямителей 11 и 12, выходы которых соединены по дифференциальной мостовой схеме, в диагональ последней включены параллельно индикатор 13 выходного разностного сигнала преобразователей и мостовая схема 14 установки нуля, возбуждающие обмотки 15 и 16 преобразователей 3 и 4 расположены на средних полюсах магнитопроводов 5 и 6 и соединены между собой последовательно, пр.:.- чем одна из обмоток 16 через ин 1 икатор 17 тока возбуждения соединена с первым выходом усилителя 2, а другая обмотка 15 - с вторым выходом усилителя.Способ определения остаточных напряжений при двухосном напряженном состоянии ферромагнитных изделий осуществляют со следующей последовательностью выполнения операций.Возбуждающие обмотки измерительного и компенсационного преобразователей питают переменным током номинальной амплитуды. Компенсационный преобразователь устанавлнвяю г постоянно5 156 б 2 на ненапряженный эталонный образец, а измерительный - на одноосно-нагружаемый в пропорциональной области градуировочный образец, изготовленные из материала изделия, и снимают амплитудно-частотные характеристики изменений разностного сигнала преобразователей от частоты при ориентиро вании измерительного преобразователя поперек дИ (1) и вдоль аИ(Г) направления попеременно нагружающей силы постоянной величины, создающей в градуировочном образце напряжение, равное трети предела пропорциональности, т.ещ 0,36,. При напряжениях выше 0,5 6 сказывается нелинейность зависимости Др=ГЬ). Напряжение в образце определяют делением силы на поперечное сечение образца. При этом на чальную амплитуду тока возбуждения при нулевой силе нагружения и каждой частоте поддерживают равной номинальной. Из существенно нелинейных амплитудно-частотных характеристик (Фиг,2) 25 устанавливают частоту возбуждения Г, при которой абсолютная величина отно 1+4шения 1 ЛИ /йрравна - - , где 4 коэффициент Пуассона материала изделия. На этой частоте и при начальной амплитуде тока возбуждения осуществляют градуирование преобразователей и определение напряжений, причем отношение др / Ьр остается практически35 постоянным в пропорциональной области нагружения.При градуировании измерительный преобразователь устанавливают на градуировочный образец вдоль направления 40 нагружающей силы, создающей в образце напряжения от нуля до предела пропорциональности Ьв материала изделия и строят градуировочную зависимость напряжений в образце от изменения вы ходного сигнала преобразователей Ь = =Й(ВИ), из котороч определяют коэффициент пропорциональности М (Фиг,3), Затем определяют разности др и ДИ 7 выходных сигналон р,и И преобразова О телей при установке измерительного преобразователя на изделие в контролируемой точке в направлении главных напряжений 1 и 6 с выходным сигналом р преобразователей, установленных на ненапряженном образце. Направление главных напряжений 6 и 6 оп- . ределяют по максимальному и минимальному выходным сигналам преобразовате 34 6лей при врашении измерительного прг - образователя вокруг своей осн и нэ; лии в контролируемой точке, Вени:гнну главных напряжений определчют нэ выраженийМ 1-4= - ( ди+ 16 И ) (2)1 1+2 1+г.7где дИ и аИ равны с учетом знаковИ И 1 гО г 71 10ед. выходного сигналапреобразователей, мкЛ;М - коэффициент пропорциональности, равный тангенсч начального угланаклона Ч(фиг.3)градуироночной зависимости 6=1(дрн), т.е.дЬМ-В ЕНач ддр, Л,.едрвыходного сигнала преобразователей;- коэффициент Пуассонаматериала изделия,Снятие амплитудно-частотных характеристик преобразователей при последовательном соединении их измерительныхобмоток позволяет .регулировать регистрируемый поперечный магнитоупругийэффект и устанавливать его определенным по отйошению к продольному, напри 1+ чмер, равным 1 , а полученные ныраже 1-чния (1) и (2) для определения 7 н67 учитывают взаимное влияние продольного и поперечного магнитоупругих эфФектон при определении двухосного напряженного состояния ферромагнетиковпредлагаемым способом, что повышаетточность определения главных остаточных напряжений,Предлагаемое устройство для определения остаточных напряжений двухосного напряженного состояния Ферромагнетиков (Фиг. 1) работает следующим образом,Генератор 1 вырабатывает сигналы низких частот, усиливаемых регулируемым усилителем 2 напряжения, который обеспечивает ручной регулировкой постоянство начальной амплитуды тока возбуждения на всех частотах в последовательно соединенных обмотках 15 и 16 возбуждения преобразователей 3 и 4, что контролируется индикатором 17 тока возбуждения. Переменный магнитный поток, наводимый в магнитопро 7 15 б 6234 8нодах 5 и. б, проникает н изделие (илинчгружаемьй образеци в ненапряженный образец, на которых соответственно установлены преобразователи 3 и 4,Наводимые переменным магнитным потоком ЭДС в измерительных обмотках 710 зависят от магнитных проницаемостей(магнитных сопротивлений) напряженного и ненапряженного образцов. С измерительных обмоток 7 - 10 выходные ЭДСпоступают на двухполупериодные выпрямители 11 и 12, соединенные чо дифференциальной мостовой схеме, в диагонали которой через индикатор 13 выходкого разностного сигнала преобразователей протекает ток, пропорциональный разности ЭДС измерительныхобмоток 7 - 10, а значит, и соотношению магнитных проницаемостей напряженного и,ненапряженного образцов исоответствующий величине.механического напряжения в напряженном образце(или изделии). При установке измерительного 3 и компенс.ционного 4 преоб разователей на ненапряженный изотропный образец ток индикатора 13 равеннулю. Шкала индикатора 13 имеет среднюю точку, так как результирующиесигналы с преобразователей могут быть 30разных знаков. Погрешности в изготовлении преобразователей и ненапряженных образцов усредняются мостовой схемой 14 установки нуля. Для исключениявлияния зазора возбуждаюте полюсамагнитопроводов могут быть выполненыподвижными и подпружиненныМи в осевомнаправлении, а концы всех полюсовполусферическими для обеспечения постоянства точе ного контакта (магнитного сопротивления контакта) на плоских и криволинейных поверхностях,Формула изобретения4 с,1, Способ определения остаточных напряжений при двухосном напряженном состоянии ферромагнитных изделий, заключающийся в том, что градуируют два накладных магнитоупругих преобразова- о теля путем установки измерительного преобразователя на одноосно-нагружаемый градуировочный образец вдоль направления нагружения, а компенсационного - на эталонный образец, и построения градуировочной зависимости напряжений в образце от выходного сигнала преобразователей, регистрируют ,.выходные сигналы преобразователей при установке измерительного преобразователя на изделии и эталонном образце и по их разности судят о напряжении в изделии, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности путем регулирования отношения регистрируемых поперечного и продольного магнитоупругих эффектов, перед градуированием при ориентации измерительного преобразователя на градуировочном образце поперек и вдоль направления нагру - жения снимают амплитудно-частотные характеристики изменений выходного сигнала преобразователей и устанавливают частоту напряжения возбуждения преобразователей, при которой абсолютная величина отношения этих изменений равна1+где 1 - коэффициент Пуассона 1-1материала иэделий, а главные напряжения Ь 1 и 6 определяют из выражений где Др 1 и д р - разности выходных сигналов преобразователейпри установке измерительного преобразователя на изделии вдольглавных напряжений Ь1и Ь соответственнои выходного сигналапреобразователя на эталонном образце;И - коэффициент пропорциональности, равный тангенсу начального угланаклона градуировочнойзависимости.2. Устройс о для определения остаточных напряжений при двухосном напряженном состонии ферромагнитнь," изделий, содержащее последовательно соединенные генератор и усилитель низких частот, первый выход которого соединен с одной из возбуждающих обмоток двух накладных магнитоупругих преобразователей, измерительные обмотки которых соединены с выпрямительными мостами, включенными в дифференциальную мостовую измерительную схему, в измерительную диагональ которой включены параллельно индикатор выходного сигнала и схема установки нуля, о т л и ч а ю щ ее с я тем, что оно снабжено индика1566234 го го Соста орректор Н.Коро Н,Бобков ех да Заказ 1216 Тираж 475 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 роизводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул гарина,10 тором тока возбуждения, соединеннымс другой из последовательно соединенных возбуждающих обмоток и вторым вытель В.РоМ.Дидык ходом усилителя, который выполнен ввиде регулируемого усилителя напряжения.