Електромагнітний спосіб визначення напрямку дії головних механічних напружень в поверхневому шарі феромагнітних матеріалів

Електромагнітний спосіб визначення напрямку дії головних механічних напружень в поверхневому шарі феромагнітних матеріалів, який полягає в тому, що вводять у взаємодію з ділянкою матеріалу, яка контролюється, електромагнітний датчик, що містить скріплені один над одним під кутом 90° два П-подібних магнітопроводи, збуджуючий магнітопровід з обмоткою збудження, підключеною до джерела змінного струму, і вимірювальний магнітопровід з вимірювальною обмоткою, підключеною до пристрою вимірювання вихідного сигналу, повертають датчик полюсами по поверхні матеріалу Корисна модель відноситься до області вимірювальної техніки, і може бути використаний для неруинівного електромагнітного контролю напряму дії головних механічних напруг в поверхневому шарі матеріалів метало конструкцій. Відомий електромагнітний спосіб визначення напряму дії механічних напруг, який полягає в тому, що вводять у взаємодію з ділянкою матеріалу електромагнітний датчик, який містить П-образний магнітопровід, що складається із трьох П-образних частин з розташованою на них обмоткою збудження, підключене» до джерела змінного струму і вимірювальною, розташованою на середній Побразній частині і виходом підключеної до пристрою вимірювання, повергають датчик полюсами по поверхні матеріалу навкруги Його вертикальної осі симетрії, фіксують з вимірювальної обмотки максимальне значення вихідного сигналу і його розташування на матеріалі, визначають напрям дії головної максимальної механічної напруги, яка співпадає з напрямом лінії, яка проходить через центри полюсів датчика, визначають напрям голо навколо його вертикальної осі симетрії, вимірюють При ПОВОРОТІ Максимальну ВеЛИЧИНу Umax, ВИХІДНОГО сигналу, фіксують положення датчика, який відрізняється тим, що замикають поряд розташовані полюс збуджуючого і полюс вимірювального магнітопроводу феромагнітним шунтом з поперечним перерізом в формі квадрата, сторона якого аUmax1, TO НЭПрЯМ МЭКСИМЭЛЬНОГО ГОЛОВНОГО механічного напруження співпадає з напрямом подовжньої осі шунта, а напрям мінімальної головної механічної напруги буде перпендикулярний до подовжньої осі шунта, якщо Umax2ФБ які проходять ВІДПОВІДНО по збуджуючому 2 і по вимірювальному 5 магніто-проводу Із фіг 2а і фіг 26 виходить, що для двох варіантів плоского напруженого стану схема розподілу магнітного потоку Фг однакова, а тому одній величині максимального сигналу Umaxi буде відповідати одночасно два варіанта напрямів головних напруг Gi, G2 тобто визначити напрям напруг Gi, G2 не удається Цей результат і можливо здобути із аналізу РОЗПОДІЛУ МаГНІТНИХ ПОТОКІВ Ф2 2>Ф'2 2 (ФіГ 2 а , б ) ,при відсутності феромагнітного шунта 8 із аналізу виходить, Ф5=Фі1"Фі2 Ф'б = Ф'і 2—Фі 1 (2) (3) Магнітні потоки Фі2>Ф'і 1> які проходять в напрямку дії головних мінімальних механічних напруг G2 значно меньше магнітних потоків ,які проходять в напрямку головних максимальних напруг «Тому для максимальних вихідних сигналів Umaxi, U'maxi (4) ~ U max1 никність матеріалу і магнітна проникність при ди механічної напруги G, ^ - коефіцієнт магнітострикції контрольованого матеріалу, 71 - константа Так як в області слабких електромагнітних полів Я = const [Белов К Магнітострикційні явища та їх технічний додаток -М Наука Гол, ред фіз мат літ, 1987 -160с, с52], то із формули (1) виходить, що величина зміни магнітної проникності Дц , буде визначатися тільки зміною механічної напруги G Відомо, ЩО напрям ди максимальної головної напруги Gi є і напрямом легкого намагнічування контрольованого матеріалу [Белов К Магнітострикційні явища та їх практичні застосування Додаток - М Наука Гол ред фіз мат, літ,, 1987 -160с, с ЗО], тому максимальний сигнал з вимірювальної обмотки б електромагнітного датчика (Фіг 10 буде зафіксований пристроєм вимірювання 7, в тому випадку, коли одна пара полюсів наприклад, Pi, Si або Рг, Эг буде розташована в напрямку ди максимальної механічної напруги Gi (Фіг 2а, б) Розглянемо розподіл магнітного потоку в СПІЛЬНІЙ магнітній низці датчик контрольований матеріал 1 для двох випадків плоского напруженого стану з різним напрямком дії головної максимальної Gi і головної мінімальної G2 напруги в контрольованому матеріалі І (Фіг 2а, б) коли пара полюсів Pi, Si датчика співпадає з напрямком напруги Gi Магнітний потік фг і , створений обмоткою збудження 3 розподіляється на декілька магнітних потоків потоки Фі і ~Фі 4> Ф2 1, які проходять в контрольованому матеріалі І і магнітні потоки 6 вимірювальної обмотки 6 з врахуванням формул Ф'5 \N e (5) де W6 - число витків вимірювальної обмотки 6 Із формул (4) і (5) видно , що сигнали U ma xi, U'maxi ДЛЯ ОбОХ ВИПЭДК1В рОЗПОДІЛу ГОЛОВНИХ НЭПруГ G-і, G2 одинакові, тому по величині максимального сигналу Umaxi ви значити напрям ди головних напруг G-і, G2 неможливо Визначити напрям дії головних напруг Gi, G2 можливо шляхом замикання одної пари полюсів датчика, наприклад, Pi, Si або Рг, S2 феромагнітним шунтом 8, який зменшує магнітний опір паралельно з'єднаних опорів ділянки матеріалу під парою полюсів Pi, Si і магнітного шунта 8 Згідно схемам розподілу магнітних потоків 4л,фаа приведеним на фіг 2 а, б можемо записати для магнітних потоків Фг2>Ф'2 2 , які проходять через вимірювальну обмотку 6 Фб =Фв +Фі 1 ~Фі 2 (6) де ф 1 2 « Ф і і 1-Ф'в ДЄ ф'-, - « ф'-, , (7) 2 ВІДПОВІДНО З формулами (6) і (7J значення ма ксимальних ВеЛИЧИН ВИХІДНИХ СИГНаЛІВ U m a x 2, U'max2 будуть рівні И