Безконтактний електромагнітний спосіб контролю напружено-деформованого стану матеріалів металоконструкцій

Безконтактний електромагнітний спосіб контролю напружено-деформованого стану матеріалів металоконструкцій, який полягає в тому, що розташовують над контрольованою ділянкою матеріалу диференціальний електромагнітний перетворювач, який містить циліндричний магнітопровід з розташованими на ньому обмоткою збудження, підключеною до джерела змінного струму, і вимірювальною, підключеною до пристрою вимірювання і обробки вихідних сигналів, зміщують електромагнітний перетворювач магнітопроводом перпендикулярно до поверхні контрольованої ділянки, і вимірюють пристроєм величину екстремального вихідного сигналу UK перетворювача, припиняють зміщення перетворювача, який відрізняє ться тим, що вибирають другу еталонну ділянку матеріалу в формі квадрата із стороною α, яку визначають із умови α≥3d, де d - діаметр магнітопроводу перетворювача, зміщують перетворювач перпендикулярно еталонній ділянці і вимі U 2 19978 1 3 19978 4 Відомий спосіб має достоїнство, він є беззразного сигналу перетворювача від механічних наковим і дозволяє проводити контроль міцності папруг, які здобувають в лабораторних умовах при раметрів з відносною погрішністю не більше 8%, навантаженні на розривних машинах. Це привоале він має суттєві недоліки, при контролі напрудить до великих похибок при проведенні контролю женого стану конструкцій вся її поверхність у всіх напруженого стану матеріалу конструкцій на оснообластях контролю повинна бути оброблена меві здобутих тарировочних графіків, так як напруханічно через руйнування поверхневого шару діжено-деформований стан зразків ніколи не відполянки подряпинами і ум'ятинами, що практично відає напружено-деформованому стану матеріалу нереально, крім того потрібно багато часу для виреальної конструкції [Фридман Я.Б. Ме ханічні доконання контролю , контроль важко автоматизуваслідження матеріати, так як потрібні зміни ширини подряпини, що лів.Частина2.М.:Ма шинобудування, 1974, 368с., важко із-за різких її країв, тому доводиться виміс.338]. Тому область застосування відомого безрювати ширину більшої кількості подряпин в кожконтактного електромагнітного способу обмежена. ній області контролю, крім того необхідно вимірюУ корисній моделі постає задача здобуття те хвати геометричні розміри вм'ятин. Ці недоліки нічного результату, який дозволяє поширити обобмежують область практичного застосування ласть застосування безконтактного електромагнітвідомого способу. ного способу контролю напружено-деформованого Відомий спосіб визначення напруженого стану стану матеріалів металоконструкцій . пластично деформованого матеріалу, який поляТехнічний результат досягається тим, що в гає в тому , що вимірюють магнітну проникність безконтактному електромагнітному способі контматеріалу до і після пластичного деформування, ролю напружено-деформованого стану матеріалів по здобути х дво х результата х вимірювання визнаметалоконструкцій , який полягає в тому, що розчають напружений стан матеріалу. [Попов Г.К. та ташовують над контрольованою ділянкою матеріін. Вимірювання залишкових напруг в пластично алу диференціальний електромагнітний перетводеформованих металах магнітоелектричним мерювач, який містить циліндричний магнітопровід з тодом. Доповіді Московського інституту сільськорозташованими на ньому обмоткою збудження, хозяйського виробництва, 1969 т.5, с.47-51. Анапідключеною до джерела змінного струму і вимілог.]. рювальною, підключеною до пристрою вимірюванВідомий спосіб має недолік, для його реалізаня і обробки вихідних сигналів, зміщують електроції необхідно знати магнітну проникність матеріалу магнітний перетворювач магніто проводом до його пластичного деформування, що практично перпендикулярно до поверхні контрольованої діне дозволяє його використати для контролю реалянки і вимірюють пристроєм вимірювання велильних конструкцій якщо немає можливості визначину екстремального вихідного сигналу UK перечити початкову проникність матеріалу при проветворювача, припиняють зміщення перетворювача, денні вимірювання на зразках матеріалу. Крім у розробленім корисній моделі вибирають другу того, точність способу невисока, так як характер еталонну ділянку матеріалу в формі квадрату із навантаження матеріалів в конструкціях не відпостороною a , яку визначають із умови a ³ 3d , де d відає навантаженню зразка. - діаметр магнітопроводу перетворювача, зміщуНайбільш близький до розробленого електроють перетворювач перпендикулярно еталонній магнітного безконтактного способу контролю наділянці, вимірюють пристроєм вимірювання початпружено-деформованого стану матеріалу металоковий екстремальний сигнал Uн перетворювача, конструкцій відомий спосіб контролю напруженопотім всю поверхню еталонної ділянки оброблядеформованого стану матеріалів, який полягає в ють циклічно подряпинами, за один цикл однією тому, що розташовують над контрольованою діляоперацією наносять по всій поверхні еталонної нкою матеріалу диференціальний електромагнітділянки безліч подряпин, після кожного циклу виний перетворювач, який містить циліндричний мамірюють пристроєм вимірювання екстремальний гнітопровід з розташованими на ньому обмоткою вихідний сигнал перетворювача U1, U2…Ui і однозбудження, підключеною до джерела змінного часно фіксують відповідну їм кількість виконаних струму і вимірювальною, підключеною до прициклів n1, n2...nі, після кожного циклу аналізують строю вимірювання і обробки вихідних сигналів, залежність U= j (n), фіксують виникнення при циклі зміщують перетворювач магнітопроводом перпенn1 екстремального максимального вихідного сигдикулярно до поверхні контрольованої ділянки, і налу Umax перетворювача, який відповідає області вимірюють пристроєм вимірювання величину ексграниці міцності матеріалу, циклічну обробку притремального вихідного сигналу перетворювача , пиняють, проводять дотичну до початкової ділянки припиняють зміщення перетворювача, на основі залежності U= j (n), визначають по точці дотику попередньо здобутої градуіровочної залежності відповідний їй на осі ординат екстремальний вихівихідного сигналу від механічних напруг визначадний сигнал UТ, який відповідає стану текучості ють величину механічної напруги [Чаплигін B.I. та контрольованого матеріалу, порівнюють вихідний ін. Патент N 2011189. Накладний вихреструмовий екстремальний сигнали UK і UТ, якщо UKUТUmax, то контрольований Недолі ком відомого способу є необхідність використання тарировочних графіків залежності вихід 5 19978 6 матеріал відповідає пластичному стану в області ділянки залежності U= j (n) (Фіг.2),визначають по за границею міцності. точці дотику 10 відповідні їй на осі ординат екстВідмінні особливості розробленого безконтакремальний вихідний сигнал UТ, який відповідає тного електромагнітного способу контролю напрустану текучості контрольованого матеріалу, порівжено-деформованого стану матеріалів металоконнюють вихідний екстремальний сигнали UK і UТ, струкцій дозволяє вважати, що він має елементи якщо UKUmax, то контроджерелам не виявлені технічні рішення , що мають льований матеріал ділянки 6 відповідає пластичвідмінні ознаки заявляємого технічного рішення, ному стану в області за границею міцності. тому він характеризується суттєвими відмінами. На Фіг.2 показана залежність U= j (n) екстреНа Фіг.1 приведена схема використання розмального значення вихідного сигналу перетворюробленого безконтактного електромагнітного сповача U, від кількості циклів n, здобута на основі собу контролю напружено-деформованого стану застосування диференційного перетворювача при матеріалу металоконструкцій. використанні листового зразка матеріалу Ст.3 На Фіг.2 залежність вихідного сигналу диферозмірами 15х20х0,2см. На поверхні матеріалу ренційного електромагнітного перетворювача від формували еталонну область 8 пластичних дефокількості циклів. рмацій (Фіг.1) шляхом послідовного нанесення На Фіг.3 приведена експериментальна і теореподряпин абразивною шкуркою і через кожні 20 тична крива деформування при зсуві. циклів зміцнення вимірювали вихідний екстремаПри використанні безконтактного електромагльний сигнал U перетворювача (змінна напруга) нітного способу контролю напруженомультиметром типу UNIT-70A. деформованого стану матеріалів металоконструкНа Фіг.3 приведена експериментальна t = j(g ) цій (Фіг.1) розташовують над контрольованою діі теоретична t = y (g ) залежність [Костюк А.Г. Плалянкою 1 матеріалу 2 на відстані D диференціастичність і руйнування кристалічного матеріалу льний електромагнітний перетворювач, який при складній загрузці. - М.: Видавництво МЕІ, містить циліндричний магнітопровід 3 з розташо2000. - 180с., с.46] величини дотичних напруг t ваними на ньому обмоткою збудження4, яка складається із двох зустрічне включених секцій 41 і 42 , від величини деформацій g для полікристалу мепідключеною до джерела змінного струму 5 і виміталу. Аналіз залежностей, приведених на Фіг.2 і рювальною 6, підключеною до пристрою вимірюФіг.3 показує, що вони ідентичні і мають ділянки вання і обробки вихідних сигналів 7 , зміщують пружних і пластичних деформацій. Із Фіг.2 і Фіг.3 перетворювач магніто проводом 3 перпендикулярвиходить, що величина вихідного сигналу U (Фіг.2) но до поверхні контрольованої ділянки 1 металовизначається величиною дотичних напруг t конструкцій 2, вимірюють пристроєм 7 вимірюван(Фіг.3), а послідовне збільшення числа циклів n ня при зазорі D э (Фіг.1) величину екстремального (Фіг.2) аналогічне збільшенню деформацій g вихідного сигналу UK перетворювача, потім виби(Фіг.3). рають другу еталонну ділянку 8 металоконструкції Еталонна ділянка матеріалу 8 (Фіг.1) має фо2 в формі квадрату із стороною a , яку визначають рму квадрату, сторона якого d відповідає умові із умови a ³ 3d, де d - діаметр магнітопроводу a ³ 3d перетворювача (Фіг.2), зміщують перетворювач де 3d - діаметр області матеріалу , що намагнічуперпендикулярно еталонній ділянці 8 і вимірюють ється диференційним електромагнітним перетвопристроєм вимірювання 7 початковий екстремальрювачем з діаметром магніто проводу d ний сигнал Uн перетворювача, потім всю поверхню [В.Г.Герасімов та ін. - М.: Енергія, 1978. - 216с., еталонної ділянки 8 обробляють циклічно подряс.24]. Тому намагнічувана перетворювачем ділянпинами, за один цикл однією операцією наносять ка матеріалу знаходиться в області деформованопо всій поверхні еталонної ділянки 8 безліч подряго квадрату. Вибір квадратної форми еталонної пин, після кожного циклу вимірюють пристроєм ділянки зв'язаний з простотою обробки її поверхні. вимірювання 7 екстремальний вихідний сигнал Таким чином, розроблений електромагнітний перетворювача U1, U2... Ui (Фіг.2) і одночасно фікспосіб контролю напружено-деформованого стану сують відповідну їм кількість виконаних циклів nі, матеріалу металоконструкцій є безобразцовим і n2... ni, після кожного циклу аналізують залежність дозволяє безпосередньо на самій конструкції, наU= j (n) (Фіг.2), фіксують виникнення при циклі nі віть при невідомому її матеріалі, проводити контекстремального максимального вихідного сигналу роль напружено-деформованого стану металоконUmax перетворювача, який відповідає стану матеструкцій, що значно поширює область практичного ріалу в області границі міцності, циклічну обробку застосування. припиняють, проводять дотичну 9 до початкової 7 Комп’ютерна в ерстка В. Мацело 19978 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601