Способ оценки механических характеристик цилиндрических изделий круглого и кольцевого сечения Советский патент 1990 года по МПК G01N27/90 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике, в частности к неразрушающим методам контроля, и может быть использовано при испытаниях и эксплуатации элементов конструкций из ферромагнитных материалов типа осей, балок, стержней и т.д.

Цель изобретения - повышение точности при измерении изгибающего момента за счет использования для измерения зоны преобразователя с максимальной чувствительностью.

На фиг. 1 представлен измерительный проходной вихретоковый преобразователь

с размещенным в нем контролируемым изделием; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - зависимость относительного измв нения амплитуды сигнала от величины стрелы прогиба.

Способ осуществляют следующим обрезом.

Используются идентичные компенсационный и измерительный вихретоковые преобразователи, каждый из которых имеет соосные возбуждающую обмотку 1 и измерительную обмотку 2. Обе возбуждающих обмотки соединены последовательно-со

ласно, измерительные обмотки включены оследовательно-встречно,

В компенсационном преобразователе оосно с Ним размещают эталонный обраец, в измерительном преобразователе раз- 5 ещают контролируемое изделие 3, которое станавливают таким образом, что одна из плоскостей симметрии измерительного преобразователя совпадает с одной из главных центральных осей инерции поперечно- 10 го сечения контролируемого изделия, ругую главную центральную ось инерции ечения контролируемого изделия смещают тносительно другой плоскости симметрии преобразователя в направлении макси- 15 мальных растягивающих напряжений. Прикладывают к изделию изгибающую нагрузку М и измеряют амплитуду сигнала на выходе преобразователей.

При концентричном расположении 20 эталонного образца в компенсационном преобразователе вихревые токи, возбуждаемые переменным магнитным потоком Ф0, создают добавочный поток ФВт. Поскольку электромагнитное поле взаимодействует 25 одновременно со всеми равноудаленными объемами металла, а суммарный вектор магнитных полей параллелен оси преобразователя, магнитный поток перпендикулярен любому поперечному сечению эталонного 30 образца.

Для измерительного преобразователя при воздействии на контролируемое изделие изгибающего момента М характер взаимодействия его электромагнитного поля с 35 контролируемым изделием отличается от характера взаимодействия электромагнитного поля компенсационного преобразователя с эталонным образцом следующим.

При изгибе одна половина поперечно- 40 го сечения контролируемого изделия сжимается Осж, а магнитная проницаемость в ней уменьшается, другая половина поперечного сечения находится под напряжением растяжения Ор, а магнитная 45 проницаемость в ней увеличивается, поэтому наблюдается перераспределение магнитного потока в контролируемом изделии.

При искривлении оси контролируемого изделия в силовой плоскости происходят 50 линейные перемещения точек пересечения главных центральных осей отдельных сечений в направлениях, перпендикулярных этой оси, а потому магнитный поток уже не перпендикулярен к поперечным сечениям. 55

При коаксиальном расположении контролируемого изделия относительно преобразователя во взаимосвязи с переменной магнитной проницаемостью по периметру

поперечного сечения изделия наблюдается неравномерное распределение плотности вихревых токов как по этому периметру, так и в диаметральном направлении, т.е. максимальная плотность вихревых токов будет в области максимальных растягивающих напряжений, а минимальная плотность вихревых токов - в области максимальных напряжений сжатия. Поэтому смещение контролируемого изделия относительно одной из плоскостей симметрии измерительного преобразователя в направлении действующих максимальных растягивающих напряжений способствует увеличению чувствительности вихретокового преобразователя к изменению изгибающего момента в контролируемом изделии.

Поскольку зависимость изменения сигнала вихретокового преобразователя от величины изгибающего момента при различных величинах смещения носит однозначный, почти линейный характер, то величину смещения назначают из конкретных конструктивных параметров изделия и вихретокового преобразователя.

Оптимальное значение величины смещения может быть назначено как половина радиального зазора д между изделием диаметра d и внутренним диаметром D вихретокового преобразователя

д-D-d д4.

Указанные на фиг. 3 зависимости приведены как пример реализации способа. Между стрелой прогиба f и напряжениями изгиба существует однозначная зависимость.

Г

М

Р

3 Е I ЗЕ

М

wf

где Е - модуль упругости;

L- плечо, на котором действует усилие Р; I - момент инерции сечения. W - момент сопротивления, для круглолгс13

го сечения он равен

32

для кольцевого

сечения jid

о-«)

32 v - ,.- dl

d - диаметр нагружений; di -диаметр внутренний. Окончательно это уравнение представить в виде

2Г

М 2V W

°и32

3Ed W 3Ed Поэтому в общем случае можем сать:

М W а

иэг

либо М ДД

Располагая- зависимостями, например, тарировочными зависимостями контрольного сигнала Д U от величины f или сги32 , можно оценивать величину изгибающего момента при постоянных величинах физико-геометрических характеристик контролируемого изделия - Е, I ,W и L Формула изобретения Способ оценки механических характеристик цилиндрических изделий круглого и кольцевого сечений, заключающийся в том, что с помощью дифференциально включенных проходных компенсационного и измерительного вихретоковых преобразователей в эталонном ненагруженном изделии и в контролируемом нагруженном изделии возбуждают вихревые токи, по изменению параметра сигнала на выходе измерительных обмоток вихретоковых преобразователей определяют характеристики напряженного состояния контролируемого изделия, отличающийся тем, что, с целью

повышения точности при измерении изгибающего момента, одну из плоскостей симметрии измерительного преобразователя совмещают с одной из главных центральных осей инерции поперечного сечения конт0 ролируемого изделия, другую главную центральную ось инерции сечения контролируемого изделия смещают относительно другой плоскости симметрии преобразователя в направлении максимальных растягивающих напряжений и в качестве информативного параметра сигнала на выходе измерительных обмоток используют амплитуду.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике. Цель изобретения - повышение точности при измерении изгибающего момента. Способ измерения изгибающего момента, заключается в том, что в эталонном ненагруженном образце и контролируемом нагруженном изделии индуктируют вихревые токи с помощью последовательно соединенных возбуждающих обмоток компенсационного и измерительного проходных преобразователей, а по величине и характеру изменения сигнала на выходе из измерительных обмоток, соединенных навстречу друг другу, определяют характеристики напряженного состояния контролируемого объекта, в контролируемом изделии вихревые токи возбуждают посредством измерительного преобразователя, одну из плоскостей симметрии которого совмещают с одной из главных центральных осей инерции поперечного сечения изделия, другую же главную центральную ось инерции сечения смещают относительно другой плоскости симметрии преобразователя в направлении максимальных растягивающих напряжений, измеряют величину амплитуды контрольного сигнала вихретокового преобразователя и по ней с помощью заранее полученной зависимости оценивают величину изгибающего момента. 3 ил.

м

% v

ST

Фиг.1

М

Фвт

А-А

Фиг.2

AUg-Щ

О

О го 40 60 80 100 №

Фиг.З

8 10 Мия Н-Н