Способ определения остаточных напряжений в образцах из ферромагнитного материала

Патент 930005

Авторы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Союз Советсиии

Социалистические

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОВРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (1 1i930005 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 13.06.79(21) 2779841/25-28 с присбединением заявки М (23) П рнорнтет

Опубликовано 23.05,82. Бюллетень № 19

Дата опубликования описания 25.05,82 (51) М. Кд. (01 4 1/12

С 01 В 7/24

Веударетекииьй кеиитет

CCCP

No дмаи изобретений и открытий (53) УДК 531.761..2 (088.8) Л. М. Духовный, А. И. Сулейманов и С. Д. (72) Авторы изобретения

Государственный всесоюзный ордена Трудового научно-исследовательский технологический инс и эксплуатации машинно-тракторного парка (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯ ЖЕНИЙ .

В ОБРАЗЦАХ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНОГО МАТЕРИАЛА

Изобретение относится к исследованиям напряженного состояния изделий из .ферромагнитных материалов электромагнитными метоцами и может быть использовано цля прогнозирования усталостных характерис. :тик вращающнкся цеталей машин, поцвергающихся циклическому изгибному нагружению.

Известен способ определения напряже ний в:образцах, основанный на измерении электрического потенциала, образующегося на поверхности материала под воздействием приложенной нагрузки в отсутствие . внешнего намагничивающего поля fl).

Однако известный способ распростра!

5 няется только на область пластических деформаций и неприменим к изделиям, не подлежащим разрушению в процессе испытаний.

Известен также способ определения напряжений в металлах, заключакзцийся в том, что вращающийся образец нагружают. циклической иэгибной нагрузкой и измеряют

ЭДС вйхревых токов, возбуждаемых пере менным электромагнитным полем в зависимости от тока циклов нагружения (2).

Недостатком этого способа является значительная трудоемкость измерений, обусловленная необходимостью проведения предварительных испытаний эталонных образцов до их разрушения и необходимостью получения начального участка зависимости величины ЭДС вихревык токов от числа циклов нагружения.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения напряжений в образцах из ферромагнитного материала, заключающийся в том, что нагружают образец и измеряют величину наведенной магнитным полем образца ЭДС, при этом изменение нагрузки пронэвоцят разгрузкой по получения максимального приращения напряжения на измерительной обмотке наклацного токовикревого цатчнка, по величине которого суцят о напряжении в образце (31.

Недостатком этого способа является значительная трудоемкость определения

93000 напряжений, так как величина сигнала, наведенного в измерительной обмотке, опредепяется как характеристиками исследуемого материапа, в т.ч. и величиной внутренних напряжений, так и параметрами намагничивающего поля (например, напряжением на попесоэдающей обмотке

-датчика). Кроме того, для определения величины разгрузки образца по напряжению на измерительной обмотке датчика 10 в момент достижения максимапьного значения первой производной сигнала необходимо измерение всех предшествующих значений напряжения, чт.о представляет значительную сложность. f5 цепь изобретения - сокращение трудоемкости определения.

Поставленная цепь достигается тем, что согласно способу определения остаточных напряжений в образцах из ферро- 20 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- 5п ключается в следующем.

Магнитные свойства образцов из ферромагнитных материалов, подвергнутых механичей 9й обработке, связаны, с внутренними остаточными напряжешями. Вектор ос-35 таточной намагниченности 3g в таких образцах может быть ориентирован произвольным образом„причем ориентация вектора 3 может меняться под действием приложенной внешней нагрузки. При воздей4О ствии на образец повторно-переменной нагрузки изменение ориентации вектора 1 приводит к появлению собственного электромагнитного поля, которое может быть зафиксировано известными техническими 45 средствами.

Так, например, дпя образцов и иэдеций из ферромагнитных материалов, подвергнутых иэгибной нагрузке с вращением, существует соотношение между ориентацией вектора остаточной намагниченности приложенной нагрузкой и величиной внутренних остаточных напряжений, определяемое зависимостью

61"- 6005 где $ - внутренние остаточные напряжения в исспедуемом образце;., 5 4

6 вЂ” напряжения в образце от действия припоженной внешней нагрузки;

9 вЂ” ориентация вектора остаточной намагниченности относительно оси образца.

Отсюда следует, что переориентация вектора 3 возможна топько в случае, когла приложенная к образцу изгибная нагрузка превышает по своей величине 4, внутренние напряжения, в образце. Скачкообразному изменению угла 0 при этом соответствует равенство 5 = Ь;

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, например цифровому вольтметру. Для цолучения большего значения ЭДС катушка должна иметь большое число витков (порядка нескольких тысяч), Для опредепения усталостнь1х характеристик испытуемый образец или изделие вместе с коаксиально распопоженной измеритепьной катушкой устанавливают в машине для проведения испытаний на усталостную прочность (например, типа

МУИ-6000). Образец приводят во вращение с постоянной скоростью без приложения нагрузки и фиксируют начальное значение ЭДС, обусповленное наводками (шумами) в цепи катушки. Вращение вектора при отсутствии нагрузки не создает переменного электромагнитного поля и не приводит к появлению дополнительной ЭДС индукции в цепи катуш- ки е

Образец нагружают, плавно увеличивая прилагаемую к образцу изгибную нагрузку и одновременно контролируя величину наведенной ЭДС в измерительной катушке в отсутствие внешнего намагничивающего поля, до появления скачка наведенной ЭДС, которому, как указывалось, соответствует равенство внутренних остаточных напряжений напряже-, ниям в образце от действия приложенной внешней нагрузки. фиксируют соответствунхцую этому состоянию образца вели1 чину нагрузки, по которой определяют остаточные напряжения, например, расчетами, исходя из геометрических размеров и расположения контролируемого сечения образца или непосредственными, измерениями и известными методами, например, тензометрами.

5 930005

Предложенный способ поэвопяет определить остаточные напряжения беэ создания внешнего магнитного поля, без проведения градуировок и испытания эталонных образцов и беэ разрушения самих образцов.

Составитепь В. Савичев

Редактор Т. Кугрышева Техред E. Харитончик Корректор M. Пожо

Заказ 3448/50 - . Тираж 614 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по декам изобретений и открытий

113035, Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал 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, отличающийся тем, что, с целью сокрашения трудоемкости определения, образец нагружают до появления скачка величины наведенной ЭДС и фиксируют соответствуккпую этому состоянию образца величину нагрузки, по которой опредепяют остаточн1ые напра5 жения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Урусовская A. A. Эпектрические

10 эффекты, связанные пластической деформацией ионных кристаллов. )Курнал

АН СССР "Успехи физических наук, т. 96,.вып. 1, сентябрь 1968, с. 39-60.

2. Авторское свйдетельство СССР

15 N 260940, кл. G 01 8 3/38, 1967.

3. Авторское свидетельство СССР

Ж 372465, кл. G 01 Q 1/12, 1971 (прототип).