Способ определения распределения механических напряжений по сечению ферромагнитных деталей Советский патент 1987 года по МПК G01L1/12 

Изобретение относится к приборостроению и может быть использовано при измерении изменяющихся по сечению ферромагнитных деталей механических напряжений накладными магни- тоупругими датчиками.

.Цель изобретения - повышение точности.

Распределение механических напряжений по сечению исследуемой детали в соответствии с предлагаемым способом определяют следующим образом.

Предварительно выбирают значение частот намагничивающего тока, причем максимальную частоту не рекомендуется выбирать больше 2 кГц, иначе резко возрастают потери на перемаг- ничиванпе и реактивное сопротивление катушек и величина ЭДС становится нерегистрируемой. В указанном диапазоне произвольно выбирают несколько (например, до 10) намагничивающих частот.

На эталонный образец, изготовленный из того же материала, что и исследуемая деталь, устанавливают накладной магнитоупругий датчик. В образце создают заданное механическое напряжение.На намагничивающую обмотку датчика подают переменный ток с одной из выбранных частот. Измеряют ЭДС измерительной обмотки датчика и последовательно меняя величину нагрузки, строят тарировочный график зависимости ЭДС измерительной обмотки датчика от величины создаваемого в образце механического напряжения. Такие кривые строят для всех намагничивающих частот. Затем проводят калибровку прибора по глубине проникновения регистрирующего магнитного поля в ферромагнитный материал. Для этого используют образец с наперед заданным известным распределением напряжений по глубине (Q (х)).

Накладной магнитоупругий датчик закрепляют на образце и подают ток с одной из выбранных частот. Измеряют ЭДС и по ранее полученному графику зависимости ЭДС измерительной обмотки датчика от величины создавамого в ней механического напряжения для данной частоты определяют напряжение (5. . Эффективную глубину проникновения h определяют по формуле усреднения:

1

Ь.

G-,

& (x)dx.

5

0

5

0

5

0

где

(,М

известное распределение напряжений в сечении эталонного образца; X - переменная координата

по глубине образца. Аналогичные операции проводят на всех выбранных частотах. Строят график зависимости эффективной глубины проникновения от частоты тока. По полученному графику выбирают нужные рабочие частоты. Их величину определяют условиями эксплуатации изучаемой детали. Например, для образца, . максимальные напряжения в котором создаются в приповерхностном слое, для измерения используются такие частоты, для которых глубина проникновения регистрирующего магнитного поля минимальна.

Для всех выбранных рабочих частот вновь строят тарировочный график зависимости ЭДС измерительной .обмотки от величины приложенных механических напряжений. После этого датчик устанавливают на исследуемый элемент конструкции, подают ток в намагничивающую обмотку и измеряют ЭДС. По тарировочным графикам ЭДС - технологические напряжения и частота глубина проникновения определяют напряжение (5; и глубину проникновения h . Аналогичные пары чисел получают на всех выбранных частотах. Имея такие пары значений для каждой рабочей частоты, строят эпюру распределения напряжений, среднее значение которых определяют по формуле

1

(j (x)dx.

G.

h.

где (X регистрируемое напряжение 1ь - глубина проникновения регистрирующего магнитного поля на некоторой i-й рабочей частоте;

б (х) - искомая функция распределения напряжений по сечению образца.

Затем, заменив приближенно дифференцирование отношением приращений, получают соотношение, которое опре- , деЛяет величину напряжений в точке

„ hi + h + 1 с координатой :

g.-gj-h,

hi+,

h: - h;.

где i и i+1 индексы соседних частот, причем i+1 - индекс меньший из них.

Формула изобретения 5

Способ определения распределения механических напряжений по сечению ферромагнитных деталей, заключающийся в намагничивании деталей перемен- ньм магнитным полем, измерении величины ЭДС измерительной обмотки датчика и определении усредненной по сечению величины механического напряжения по тарировочной кривой, снятой на образце, изготовленном из материала исследуемой детали, о т л и - чающийся тем, что, с целью

повышения точности, тарировочные кривые ЭДС измерительной обмотки датчика от величины механического напряжения снимают для нескольких частот намагничивающего тока, используя образец с наперед заданным известным распределением механических напряжений по сечению, дополнительно снимают тарировочную зависимость

ор А. Лежнина 7890/36

Составитель В. Родин Техред А.Кравчук

Корр Подп

Тираж 799 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035 Москва, Ж-35, Раущская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5

10

01054

эффективной глубины проникновения намагничивающего поля от частоты намагничивающего тока, после установки датчика на исследуемую деталь, используя эти тарировочные графики, определяют механические напряжения при различной глубине проникновения намагничивающего поля, задаваемой частотой намагничивающего тока,после чего по- формуле усреднения

.. h;

-

Ы - hl;t-f

,1M

где

G - механическое напряжение в точке с координатой h,- + hj,,.

З .;,

регистрируемое механическое напряжение для i-й частоть ; h. - глубина проникновения намагничивающего поля i-й частоты;i,i+1 - индексы соседних частот,

причем i+1 - индекс меньший из них,

строят эпюры распределения механических напряжений по сечению детали.

Корректор С. Черни Подписное

Изобретение относится, к измерительной технике и позволяет повысить точность определения распределения механических напряжений. В эталонном образце, изготовленном из того же материала, что и исследуемая деталь, создают заданное механическое напря- жение. После подачи на намагничивающую обмотку магнитоупругого датчика переменного тока одной частоты измеряют ЭДС его измерительной обмотки, меняя последовательно величину нагрузки. Строят для всех намагничивающих частот тарировочные кривые зависимости ЭДС от величины создаваемого в образце механического напряжения. Для получения графика зависимости эффективной глубины проникновения от частоты тока определяют напряжения на всех выбранных частотах. Тарировочные графики используют для определения по измеренным ЭДС намагничивающей обмотки датчика, установленного на исследуемом элементе конструкции, механического напряжения при различной глубине проникновения намагничивающего поля, задаваемой частотой намагничивающего тока. с SS (Л ю CD