Способ определения напряжений в элементах металлоконструкций Советский патент 1990 года по МПК G01L1/12 

Изобретение относится к области измерительной технихси и может быть использовано в строительстве и машиностроении дяя неразрушагацего он ределегош напряжений в элементах металлоконструкций, из ферромагнитных материалов, возникших от приложенных нагрузок, а также остаточных напряжений, появившихся в процессе из- готовлениЯо

Цель изобретения - повьшение точности измерения напряжений в элементах сложного профиляв

На фиг„1 схематично показано уст- ройство для реализаи,ии предлагаемого способа; на - эксперимен- тал-ьные зависимости величины отно-

ли шения - выходных снгналов магнийсу

тотензометрического преобразователя о от уровня действу сщих напрялсений. Устройство для реализации способа (фиГо) устанавливается на исследуемый элемент 1 конструкции и содержит магнитотензометрический пре- -образователь 2, выполненный в виде П-образного магнитопроВода 3 с обмоткой 4 возбуждения и измерительной обмоткой 5, и тензорезистора 6 уста- новленного между полюсами магнитопро- вода 3, регулируемьш источник 7 переменного намагничивающего тока, вольтметр 8, измеритель 9 деформации и нагружаклцее приспособление 10в

Способ осу1цествляется следующим , образоМо

В измерительную позицию на участок исследуемого элемента 1 с искомыми напряжениям- ( устанавливают магни- тотензометрический преобразователь 2 в обмотку 4 которого от источника 7 подают переменный ток фиксированной амплитуды обеспе швающий намаг- ннчиваине материала элемента 1 в зо- не между полюсами П-образного магни - топровода 3 переменным полем, амплитуда Н , которого порядка коэрцитивной силы Н, данного материала. Нагржающим приспособлением 10 (например, струбциной) создают на этом участке соосные с 6 добавочные напряжения , дб, величину которых контролируют с помощью тензорезистора 6, подключенного к входу измерителя 9. деформации При этом с помощью вольтметра 8 измеряют величину ди - изменение индуцируемого в обмотке 5 напряжения, прямо пропорциональное изменению ЛВ

магнитной индукции в результате изменения уровня действующих напряжений 6jr на величину , Путем деления U на а находя:т результат основного измерения - величину отношения

аи

Тб

H,vi -Н,

чувствительную к уровню напряжении 6, и устраняют добавочную нагрузку, создающую (у. Затем, не изменяя мест полоясение преобразователя 2 на элементе 1, увеличивают амплитуду тока в обмотке 4 в 4-6 раз .по сравнению с основным измерением В результате этого в зоне между полюсами магнитопровода 3 создается намагничивающее ноле с амплитудой Н, при котором характеристика JLU

й( магнитоупругого эффекта не должна

зависеть от 6 - она определяется только магнитоупругими свойствами материала, из которого выполнен элемент 1, Приспособлением 10 повторно осуществляют контролируемое ние элемента 1, проводя измерение з6 с помощью измерителя 9 деформации и измерение dи с помощью вольтметра 8, и находят результат вспомогательного измерения - величину отно

ЛИ

.х

,4Н

после чего уст™

а

раняют добавочную нагрузку, и I .6х

По

й6 |Н 7 4Н

выбирают рабочий градуировочный график из числа графиков колоколообразной зависимости

/iU

от 6 , заранее полученЛб

Н тГН с

ных на образцах различных конструкционных сталей (фнГя2, кривые 4 - 6) Дяя этого исходя из эмпирической

(& 6х /3UJ6 0

л61н

связи между

n

4Н,

Г

ДЛЯ данного материала по

й& 1Н, лу| б 6; Л .и

оценивают величину

от-

/dU| 6 0

,

вечающую максимуму искомого градуиро вочного графика для конкретного типа материала, из которого выполнен . исследуемый элемент в месте определения j(, и находят по этой оценке соответствующий .градуировочный график. Сравнивая результат основного измерения с этим-графиком, определяют величину J,

для данного

5 .

На фиг,2 приведены экспериментальные графики, полученнне на трех образцах типичных конструкционных сталей при амплитуде намагничивающего поля порядка коэрцитивной силы сталей (10 А/см) и при амплитуде Н , увеличенной в 5 раз (50 А/см) по сравнению с Н, Измерения проводились на частоте ПО Гц, на одном и том же участке в центральной части образцов - на базе 30x30 мм. Графики 1 и 2 - для образцов № 1 и № 2 (сталь 3 двух разных плавок), график 3 - для образца № 3 (сталь 1АГ2), все при Н„ 10 А/см; графики 4 и

5- для образцов № 1 и № 2, график

6- для образца № 3, все при Н , 50 А/сМв Поскольку значения

ли . .

-- на графиках 4-6 практичес- 46

ки не зависят от и при -произвольном 6 однозначно связаны с величи„ /)U/d О ° llH 10.A/cM

конкретного материала, то эта эмпирическая связь позволяет выбрать подходящий градуировочньш график из числа колоколообразных графиков 1 3 по оценке величины . ,„ ,л л/

I и А/ см

;путем сопоставления измеренного / О

™/Н :- к

10

76

0

5

0

12-6

(. чения 30 А/см графиками

4 - в,

Формула изобретения

Способ определения напряжений в элементах металлоконструкций, заключающийся в том, что на одном и том же участке исследуемого элемента конструкции проводят основное и вспомогательное измерения магнито- упругой чувствительности, каждое из которых выполняют при однократном контролируемом изменении напряженного состояния этого элемента с одновременным его намагничиванием переменным полем фиксированной амплитуды, выбирают рабочий градуировоч- ный график по результату вспомогательного измерения и судят о величине искомых напряжений по результатам основного измерения, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения напряжений в элементах сложного гфофиля, однократное контролируемое изменения напря - женного состояния производят вдоль линии действия искомых напряжений, а амплитуду намагничивающего поля при вспомогательном измерении увеличивают в 4-6 раз по сравнению с основ- ным измерением.

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность измерения напряжений в элементах сложного профиля металлоконструкций из ферромагнитных материалов. На исследуемый элемент 1 конструкции устанавливают магнитотензометрический преобразователь 2. В намагничивающую обмотку 4 от источника 7 подают переменный ток фиксированной амплитуды I_M1. Нагружающим приспособлением 10 создают добавочные напряжения Δσ, соосные с искомым напряжением σ_х, величину которых контролируют с помощью тензорезистора 6, подключенного к измерителю 9 деформации. При этом вольтметром 8 измеряют изменение напряжения ΔU, ИНДУЦИРУЕМОГО В ОБМОТКЕ 5. ПУТЕМ ДЕЛЕНИЯ ΔU НА Δσ находят результат основного измерения - величину отношения @ Снимают добавочную нагрузку, создающую Δσ. Увеличивают амплитуду тока I_M в обмотке 4, не менее чем в 4-6 раз по сравнению с основным измерением, аналогично создают дополнительные напряжения Δσ, соосные с σ_X, но повторяют измерения ΔU И Δσ и определяют их отношение @ . По величине этого отношения выбирают рабочий градуированный график. Сравнивая результат основного измерения @ с этим графиком, определяют величину σ_х. 2 ил.

HfTj, 0 А/СМ

(/см

AU пВ Д d НПО.

SO,