Способ контроля остаточных механических напряжений в элементах конструкций Советский патент 1988 года по МПК G01N27/80 

О5 О1

00

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материала и может быть использовано при контроле остаточных механических напряжений в плоских протяженных элементах конструкций из конструкционных сталей.

Цель изобретения - упрощение и повышение точности контроля путем автоматической компенсации колебаний зазора при измерениях.

На чертеже показана схема осуществления способа.

Схема содержит .электроиндуктивный преобразователь, состоящий из П-образного сердечника 1, намагничивающей обмотки 2 и измерительной обмотки 3. При контроле преобразователь устанавливается на контролируемый участок элемента 4 конструкции изделия.

Способ осуществляют следующим образом.

Электроиндуктивный преобразователь с П-образным сердечником 1 вводят во взаимодействие с контролируемым участком элемента 4 конструкции. Для последовательной схемы замещения магнитного контура сумма магнитных напряжений на отдельных участках равна магнитодвижущей силе

1и Hnplnp -j- НэкЬк -f- Hale,

где 1пр,эк, 1б - длина средней магнитной линии преобразователя, контролируемого эле- мента конструкции и воздущных зазоров со- ответственно;

Нгф., Нэк, Нб - напряженность магнитного поля в материале преобразователя, элементе конструкции и воздушных проме- жутках соответственно.

При выполнении сердечника преобразова- теля из магнитного материала с высокой магнитной проницаемостью и индукцией на- сыщения, превышающей индукцию насыще- НИН контролируемого материала, падением магнитного напряжения Нпр, 1мр можно пренебречь.

Тогда при сканировании преобразователем элемента 4 конструкции для произвольных значений величины воздушного зазора б, магнитодвижущая сила равна

liXv Нэк1эк -|- ,

0)

где I, - значение тока намагничивания для произвольной величины воздущного зазора б,.

При первоначальном положении преобразователя, которому соответствует некоторый начальный воздущный зазор 6i, намагничивают контролируемый участок элемента 4 конструкции и измеряют ЭДС измерительной обмотки 3 и токи намагничивания в режиме насыщения (esjlsi) и при фиксированном значении напряженности магнитного

поля (1г1|).

При последующих положениях преобразователя из условия обеспечения постоянной величины напряженности магнитного поля в элементе 4 конструкции незави- симо от величины воздущного зазора (Нзк; const) имеем:

i,w-HftA i,,6,. (г)

Отсюда величина тока намагничивания при произвольном положении преобразователя равна

(3)

т i L | X 1; 11 + I vF мГ

г I /В/ . В| о + te -jп-w)

Для устранения неоднозначности между величиной воздущного зазора и током намагничивания при каждом новом положении преобразователя намагничивают элемент 4 конструкции до насыщения и измеряют величину намагничивающего тока 1. Для начального и последующего положений эти токи будут из (1) соответственно равны

i HS.. + Hs6,6j

Is.,S

(4)

30

т Hs6i6i

1-Ч -v,

(5)

Выразив из (4) и (5) величины 6i и б,- и подставив в (3) получим:

В,- / is. W - Н , J ) В

i b+l(iHi

40 X (

Bsf,

Учитывая что индукция насыщения не чувствительна к механическим напряжениям, т.е. Bsj 65, Bj, и что в случае отсутствия остаточных механических напряжений в элементе 4 конструкции инфор- мативньш параметр будет постоянным, т.е. В, BI, выражение для величины намагничивающего тока, лри котором обеспечивается постоянство магнитного поля в элементе 4 конструкции независимо от величины воздущного зазора между последним и преобразователем будет иметь вид:

55

В

|, 1,,-,)(6)

Так как ЭДС измерительной обмотки 3 преобразователя пропорционально скорости

изменения магнитной индукции, то выражение (6) может быть записано в следующем виде:

(4-i5,)Пропускают по намагничивающей обмотке 2 ток I/, измеряют ЭДС измерительной обмотки 3 преобразователя и по величине последнего путем сравнения с ранее построенной корреляционной зависимостью определяют остаточные механические напряжения.

Полученное выражение устанавливает связь между током намагничивания при некотором i-M положении преобразователя и величинами, фиксируемыми при начальном положении.

Изобретение позволяет реализовать системы автоматического учета колебаний воздушного зазора при организации канала обратной связи, регулирующего ток намагничивания в соответствии с последним выражением.

Формула изобретения

заключающийся в том, что преобразователь вводят во взаимодействие с контролируемым участком конструкции, производят многократное поочередное намагничивание изделия до насыщения и фиксированного значения напряженности магнитного поля, измеряют при этом соответствующие ЭДС преобразователя U и 1/ и по величине последних с помощью заранее полученных корреляционных зависимостей определяют значение остаточных механических напряжений, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повыщения точности контроля, при первом измерении ЭДС преобразователя в режиме насыщения U, и при фиксированном значении напряженности магнитного поля li измеряют также и соответствующие токи Isj и Ii, при последующих положе- ниях преобразователя измеряют текущие значения токов намагничивания в режиме насыщения Ь; и величину намагничивающе- 0 го тока I, для создания фиксированного значения напряженности магнитного поля при произвольном положении преобразователя определяют из выражения:

5

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и изделий и может быть использовано при контроле остаточных механических напряжений в плоских протяженных конструкциях из конструкционной стали. Целью изобретения является упрощение и повышение точности контроля остаточных механических напряжений в элементах стальных конструкций за счет автоматической компенсаций колебаний зазора при измерениях. Поставленная цель достигается тем, что при сканировании преобразователем поверхности элемента конструкции величину намагничивающего тока, при котором измеряют информативный об остаточных механических напряжениях параметр, устанавливают с учетом тока, соответствующего индукции насыщения элемента конструкции при каждом новом положении преобразователя, каждый раз обеспечивая равенство напряженностей магнитного поля в контролируемой области. 1 ил. с (Л

Способ контроля остаточных механичес- 25 ких напряжений в элементах конструкций.

00

I, I,+ii(ls.-Is.)

Wt

Ч

J