SU1717977A1 - Способ определени деформаций объекта из немагнитного материала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к способам измерени  деформаций в объектах из немагнитных материалов с использованием закрепленного на поверхности объекта фер ромагнитного покрыти . Цель изобретени  расширение технологических возможностей способа за счет определени  абсолютной величины и знака деформации объекта под нагрузкой. Ферромагнитное покрытие в виде удлиненной полоски из магнитотвер- дого материала закрепл ют на поверхности объекта по направлению измер емой деформации . После закреплени  полоски ее намагничивают и измер ют величину напр женности магнитного пол  от остаточной намагниченности полоски до нагружеии  объекта, под нагрузкой и после разгружени . Об абсолютной величине деформации суд т по разности значений на- пр женностей магнитного пол  до нагружени  и под нагрузкой, а о знаке деформации - по разности измеренных напр - женностей под нагрузкой и после сн ти  нагрузки. 1 ил. со С

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике, в частности к способам определени  деформаций в объектах из немагнитных материалов.

Известен способ измерени  механических напр жений (деформаций), заключающийс  в воздействии на контролируемый объект пол ризованными электромагнитными волнами, распростран ющимис  в двух взаимно перпендикул рных направлени х, и регистрации разности значений их параметров после взаимодействи  с материалом объекта. Различие параметров этих волн, например их интенсивности, вызываетс  анизотропией электромагнитных свойств материала, наводимой при деформации объекта.

Недостатком этого способа  вл етс  низка  чувствительность его при измерении деформаций в немагнитных материалах. Это св зано с незначительным изменением под действием деформаций электропроводности материала, котора  в этом случае, в основном, и определ ет изменение параметров электромагнитных волн.

Наиболее близким к изобретению техническим решением  вл етс  способ измерени  деформаций, заключающийс  в том, что на поверхности контролируемого объекта из немагнитного материала закрепл ют ферромагнитное покрытие с магнитоанизотроп- ными свойствами и регистрируют изменение параметров магнитной анизотропии покрыти  при деформации объекта.

VJ

О

J 1

Недостатком известного способа  вл етс  то, что на основе измерени  магнитной анизотропии можно определ ть разность главных напр жений или главных деформаций , но невозможно определить абсолютную величину деформаций в любом заданном направлении. В то же врем  информаци  об абсолютной величине и знаке деформации в различных направлени х необходима дл  более полной оценки реального напр женно-деформированного состо ни  объекта.

Целью изобретени   вл етс  расширение технологических возможностей способа определени  деформаций объекта из немагнитного материала путем определени  абсолютной величины и знака, деформации объекта под нагрузкой.

Сущность изобретени  заключаетс  в том, что на поверхность объекта нанос т ферромагнитное покрытие в виде удлиненной полоски из магнитотвердого материала, которую закрепл ют на поверхности объекта по направлению измер емой деформации, после закреплени  полоски ее намагничивают и измер ют величину напр женности магнитного пол  от остаточной намагниченности полоски до нагружени  объекта, под нагрузкой и после разгружени . Абсолютную величину деформации объекта определ ют по разности напр женностей магнитного пол  от-остаточной намагниченности полоски до нагружени  объекта и под нагрузкой, а о знаке деформации при нагружении объекта суд т по разности измеренных напр женно- стей под нагрузкой и после сн ти  нагрузки.

Используют покрытие в виде удлиненной полоски, которую перед закреплением на поверхности контролируемого объекта ориентируют так, чтобы ее длинна  сторона была параллельна направлению, вдоль которого необходимо измер ть деформацию. Покрытие в виде удлиненной полоски используют с целью обеспечить такие услови  измерений, чтобы остаточна  намагниченность полоски, а следовательно, и величина напр женности создаваемого ею магнитного пол  измен лись только под действием деформации, направление которой совпадает с направлением длинной стороны полоски . Поперечные деформации в этом случае не оказывают вли ни  на изменение магнитного состо ни  полоски, следовательно , и на результаты измерений. После закреплени  полоску намагничивают и измер ют величину напр женности магнитного пол  от остаточной намагниченности полоски до нагружени  объекта, под нагрузкой и после разгружени , и по полученным

значени м определ ют абсолютную величину деформации и ее знак.

На чертеже представлены зависимости величины напр женности магнитного пол 

Н, обусловленного остаточной намагниченностью покрыти  в виде удлиненной полоски , закрепленной на поверхности образца из немагнитного материала, в зависимости от величины деформации е при раст жении

0 (а) и сжатии (б).

Способ осуществл етс  следующим образом .

Ферромагнитное покрытие в виде удлиненных полосок изготавливали из проволоки

5 или фольги из железоникелькобальтового сплава 29 НК. Проволоку диаметром 0,5 мм прессовали до толщины 0,1 - 0,15 мм, а фольгу толщиной 0,2 мм прокатывали до толщины 0,1 - 0,15 мм. Из полученных заго0 товок изготавливали полоски длиной 20 мм, толщиной 0,1 - 0,15 мм и шириной от 4 до 2 мм, т.е. отношение длины полоски к ее ширине измен лось в пределах 5-10. Полоски наклеивали клеем Циакрин на поверх5 ность образцов из немагнитных материалов , изготовленных в виде консольных балок равного сопротивлени .

Нагружение образцов осуществл ли на установке дл  испытани  на консольный из0 гиб путем приложени  нагрузки к свободному концу образца. Схема нагружени  позвол ла создавать на поверхности образца , на который была закреплена полоска, как деформации раст жени , так и сжати .

5 Перед наклеиванием полоску ориентировали так, чтобы ее длинна  сторона была направлена вдоль оси образца, т.е. вдоль направлени  измер емых деформаций. Величину деформации е в месте закреплени 

0 полоски рассчитывали по величине внешней нагрузки Р, прикладываемой к образцу, по формуле

с 6IP

boh2E 5 где I -длина рабочей части образца (250 мм);

в0 - максимальна  ширина образца (50 мм);

h - толщина (10 мм);

Е - модуль упругости материала образ0

ца.

Намагничивание полоски осуществл ли приставным электромагнитом со стержневым сердечником и размещенной на нем обмоткой. Сердечник электромагнита устанавливалс  в средней части полоски. После намагничивани  электромагнит удал лс  и над средней частью полоски размещалс  феррозондовый датчик, подключенный к измерительной схеме, дл  регистрации напр женности магнитного пол  от остаточной намагниченности полоски.

Измерение проводили следующим образом .

Образец с закрепленной на его поверхности ферромагнитной полоской помещали в установку дл  нагружени  изгибом. Полоску намагничивали, а затем над ее средней частью устанавливали феррозонд и измер - ли величину напр женности магнитного пол  Но до нагружени  образца. После этого образец нагружали до определенной деформации и измер ли величину напр женности магнитного пол  Нн под нагрузкой. Затем нагрузки снимали и измер ли величину напр женности магнитного пол  Нр после нагружени  образца. Подобные измерени  проводились дл  различных значений деформации дл  случаев, когда на поверхности образца с закрепленной полоской создавались деформации на раст жени  и сжати .

Особенности изменени  величины напр женности магнитного пол  от остаточной намагниченности полоски при нагружении и разгружении рассмотрим на примере образца из немагнитного материала Д16 с нанесенной на него полоской из материала 29НК.

По мере увеличени  деформации как при раст жении, гак и при сжатии происходит уменьшение величины напр женности магнитного пол , причем наблюдаетс  однозначна  коррел ци  между разностью значений напр женностей магнитного по- л , измеренных до нагружени  и под нагрузкой , и величиной деформации образца в месте закреплени  полоски. Таким образом , по разности значений напр женностей магнитного пол , измеренных до нагружени  и под нагрузкой, можно определить абсолютную величину деформации Ј . Коррел ционна  зависимость между этими величинами устанавливаетс  при градуировке дл  конкретного материала покрыти .

Знак деформации, возникающей в месте закреплени  полоски при нагружении образца , может быть определен исход  из следующих особенностей изменени  напр женности магнитного пол  от остаточ- ной намагниченности полоски, которые наблюдаютс  при разгружении образца. Изменение состо ни  остаточной намагниченности полоски и, следовательно, величины напр женности магнитного пол  в значительной степени определ етс  необратимыми процессами. Это приводит к тому, что при разгружении образца величина напр женности магнитного пол  измен етс  вдоль линии, котора  существенно отличаетс  от той линии, по которой происходило изменение величины напр женности магнитного пол  при нагружении. Линии, по которым происходит изменение напр женности магнитного пол  при разгружении, показаны на чертеже пунктиром. Важна  особенность заключаетс  в том, что наклоны этих линий дл  деформаций раст жени  и сжати  различны. Если на,поверхности образца при нагружении имели место деформации раст жени , то после разгруже- ни  величина напр женности магнитного пол  Нр всегда меньше величины напр женности магнитного пол  Нн, измеренной под нагрузкой, т.е. НН-НР 0. И наоборот, если на поверхности образца действовали деформации сжати , то величина напр женности магнитного пол  Нр после разгружени  всегда больше величины напр женности магнитного пол  Нн под нагрузкой , т.е. Нн-Нр 0.

Таким образом, измер   нар ду с величиной напр женности магнитного пол  под нагрузкой величину напр женности магнитного пол  после разгружени  образца и определ   знак разности полученных значений, можно определить и знак деформации , котора  была достигнута при нагружении в том направлении, вдоль которого была ориентирована ферромагнитна  полоска .. Использование предлагаемого технического решени  позвол ет расширить технологические возможности способа определени  деформаций посравнениюс прототипом за счет определени  абсолютной величины и знака деформации объекта под нагрузкой в любом заданном направлении на поверхности объекта из немагнитного материала.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ определени  деформаций объекта из немагнитного материала, заключающийс  в том, что на поверхность объекта нанос т ферромагнитное покрытие, измер ют параметры магнитного пол  в зоне покрыти  до нагружени  объекта и под нагрузкой и по результатам измерений этих параметров определ ют деформации, о т- личающий.с  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей способа путем определени  также и абсолютной величины и знака деформации объекта под нагрузкой, в качестве наносимого ферромагнитного покрыти  используют удлиненную полоску магнитотвердого материала , которую закрепл ют .на поверхности объекта по направлению измер емой деформации , после закреплени  полоски ее намагничивают, а в качестве измер емого

   параметра магнитного пол  используют напр женность магнитного пол  от остаточной намагниченности полоски, измер ют эту напр женность также после сн ти  нагрузки с объекта и по разности измеренных напр женностей под нагрузкой и после сн ти  нагрузки определ ют знак деформации при нагружении объекта.

   О

   И отн. ед.

   7

   0

   &

   &j.

   40

   -v.

   30

   6 /и

   10

   Ч.

   -- О|Л