close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY14962

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2011.10.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01N 27/72
(2006.01)
СПОСОБ КАЛИБРОВКИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ
МАГНИТОШУМОВОГО УСТРОЙСТВА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО
КОНТРОЛЯ УПРУГОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ОСТАТОЧНОЙ
ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ В ФЕРРОМАГНИТНОМ
МАТЕРИАЛЕ
(21) Номер заявки: a 20091401
(22) 2009.10.01
(43) 2011.06.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт прикладной
физики Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Венгринович Валерий
Львович; Дмитрович Дмитрий Владимирович (BY)
BY 14962 C1 2011.10.30
BY (11) 14962
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт прикладной физики Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) US 4977373, 1990.
BY 10954 C1, 2008.
BY 8129 C1, 2006.
SU 1467489 A1, 1989.
SU 1341569 A1, 1987.
DE 19601027 A1, 1997.
US 5992241 A, 1999.
(57)
Способ калибровки чувствительности магнитошумового устройства неразрушающего
контроля упругой деформации и остаточной пластической деформации в ферромагнитном
материале, в котором плоский образец из материала, аналогичного предназначенному для
контроля, подвергают многоцикловому попеременному двустороннему изгибу с последовательно нарастающей в каждом следующем цикле амплитудой упруго-пластической деформации, измеряют с двух сторон образца в каждом цикле величины шума Баркгаузена,
соответствующие каждой измеренной величине упруго-пластической деформации, а затем
по результатам измерений строят диаграмму, каждую из полупетель которой принимают
Фиг. 3
BY 14962 C1 2011.10.30
за калибровочную характеристику, связывающую измеренный шум Баркгаузена с величиной упругой деформации материала при постоянной остаточной пластической деформации, определяемой положением на указанной полупетле точки, соответствующей нулевой
изгибающей нагрузке на образец в данном цикле, а геометрическое место всех указанных
точек принимают за калибровочную характеристику, связывающую измеренный шум
Баркгаузена с величиной остаточной пластической деформации материала.
Изобретение относится к области неразрушающего контроля (НК) металлических материалов и изделий и может быть использовано для контроля напряженнодеформированного состояния и оценки остаточного ресурса изделий из сталей и чугунов.
Известен способ калибровки магнитошумового устройства неразрушающего контроля
напряжений в ферромагнитных материалах [1], согласно которого плоский образец из материала аналогичного материалу стального изделия, подвергают ступенчато изменяющейся нагрузке путем растяжения-сжатия или изгиба, измеряют при каждом значении
нагрузки величину шума Баркгаузена и строят калибровочную характеристику, которую в
дальнейшем используют для определения величины деформаций в контролируемой точке
изделия путем сравнения измеренного значения шума с данными калибровочной характеристики. Недостаток способа состоит в том, что измеряемый сигнал магнитного шума зависит одновременно как от величины упругой деформации, так и от величины остаточной
пластической деформации, причем, предлагаемый способ калибровки не дает возможности разделить их влияние на магнитный шум как в калибровочном образце, так и в контролируемом изделии, что ведет к большой погрешности как при калибровке из-за
смещения нулевой точки (точки, соответствующей нулевой величине остаточной пластической деформации в образце) на калибровочной зависимости шума от деформаций, так и
при последующем неразрушающем контроле.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению, относящемуся к способу калибровки чувствительности средств НК к остаточным и приложенным напряжениям в сталях и
чугунах, является упрощенный способ калибровки магнитошумовых устройств неразрушающего контроля деформаций в ферромагнитных материалах [2] по патенту США
4977373, 1990, согласно которому в процессе калибровки определяется чувствительность
шума Баркгаузена к изменению упругих деформаций в образце, создаваемых изгибом этого образца в упругой области, а точка, соответствующая нулевой величине остаточной
пластической деформации в образце или нулевая точка выбирается на калибровочной характеристике всегда в ее центре по отношению к значениям шума при предельных одинаковых величинах деформаций, но имеющих разные знаки. При этом реальная
чувствительность магнитного шума к изменению величины остаточной пластической деформации игнорируется. Такой подход не нашел физического подтверждения из-за
наблюдающейся различной чувствительности шума к деформациям растяжения и сжатия
соответственно. Поэтому неопределенность контроля даже упругих деформаций в изделии при таком способе калибровки не может быть оценена даже, если величина остаточной пластической деформации в контролируемом изделии будет определена независимо.
Предлагаемым изобретением решается задача повышения информативности при калибровке магнитошумовых устройств неразрушающего контроля деформаций в ферромагнитных материалах за счет получения в результате калибровки двух калибровочных
характеристик чувствительности шума Баркгаузена раздельно к изменению упругой и
пластической деформации соответственно. Кроме этого, достигается дополнительная возможность уменьшения неопределенности контроля упругих деформаций в изделии, если
величина остаточной пластической деформации в контролируемом изделии будет определена независимо.
2
BY 14962 C1 2011.10.30
Сущность настоящего изобретения состоит в том, что для калибровки используют
плоский образец с нулевой остаточной пластической деформацией в исходном состоянии,
например после отжига, из материала, аналогичного предназначенному для контроля,
подвергают многоцикловому попеременному двухстороннему изгибу с последовательно
нарастающей в каждом следующем цикле амплитудой упруго-пластической деформации,
измеряют с двух сторон образца в каждом цикле величины шума Баркгаузена, соответствующие каждой измеренной величине упруго-пластической деформации, а затем по результатам измерений строят диаграмму, каждую из полупетель которой принимают за
калибровочную характеристику, связывающую измеренный шум Баркгаузена с величиной
упругой деформации материала при постоянной остаточной пластической деформации,
определяемой положением на указанной полупетле точки, соответствующей нулевой изгибающей нагрузке на образец в данном цикле, а геометрическое место всех указанных
точек принимают за калибровочную характеристику, связывающую измеренный шум
Баркгаузена с величиной остаточной пластической деформации материала. Предлагаемым
изобретением решается задача повышения информативности при калибровке магнитошумового устройства неразрушающего контроля деформаций в ферромагнитных материалах
за счет получения в результате калибровки двух калибровочных характеристик чувствительности шума Баркгаузена раздельно к изменению упругой деформации и остаточной
пластической деформации соответственно.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - устройство для двухстороннего изгиба плоского образца;
на фиг. 2 - схема изменения величины упруго-пластической деформации на поверхности пластины при многоцикловом двухстороннем изгибе с последовательно нарастающей
в каждом цикле амплитудой деформации;
на фиг. 3 - петли магнито-упруго-пластического гистерезиса для малоуглеродистой
стали 20.
Предпочтительный, но не единственный вид изгибающего устройства для построения
одноосной калибровочной характеристики показан на фиг. 1. Устройство состоит из калибровочного образца 1, устанавливаемого в зажимах 2, в свою очередь, закрепленных на
кронштейнах 3. Расстояние между концами кронштейнов 3 может изменяться с помощью
винта 4. На противоположных сторонах образца 1 устанавливаются преобразователь
Баркгаузена 5 и тензометрический датчик 6. При вращении винта 4 по часовой или против
часовой стрелки концы кронштейнов 3 будут сходиться или расходиться, заставляя тем
самым образец 1 изгибаться в одну или другую стороны.
Согласно схеме изменения величины деформации на поверхности образца 1, показанной на фиг. 2, плоский образец подвергается многоцикловому двухстороннему изгибу с
последовательно нарастающей в каждом цикле амплитудой упруго-пластической деформации. Таким образом, в первой фазе циклического изгиба образца 1 деформируется в
упругой области, а затем деформация переходит в пластическую область. Попеременный
изгиб в одну и другую стороны может производиться до заранее заданной величины пластической деформации, но предпочтительно вплоть до исчерпания запаса пластичности
или разрушения образца.
Пример магнито-упруго-пластических петель гистерезиса для малоуглеродистой стали
20, показанный на фиг. 3, дает представление о технологии раздельной калибровки чувствительности шума Баркгаузена к изменению упругой и пластической деформации соответственно. При деформации образца 1 в упругой области имеет место приблизительно
однозначная зависимость шума от деформации (кривые, пересекающие ось абсцисс при
значении шума Баркгаузена 53 отн. единицы). При переходе в пластическую область возникают петли гистерезиса, характеризующие неоднозначную связь между соответственно
величинами шума Баркгаузена и деформации - различные для областей сжатия и растяжения (направления сжатия и растяжения показаны на фигуре стрелками).
3
BY 14962 C1 2011.10.30
При разгрузке образца 1 после каждого его упруго-пластического изгиба фиксируют
точки, соответствующие нулевой нагрузке на образец со стороны изгибающего устройства (точки нанесены на диаграммы), и по геометрическому месту этих точек судят о зависимости величины шума Баркгаузена от остаточной пластической деформации. Иными
словами, каждой величине остаточной пластической деформации соответствует своя полупетля магнито-упруго-пластического гистерезиса, а точка на этой полупетле, ей соответствующая, является нулевой точкой при упругой деформации материала, находящегося
в данном состоянии. Таким образом, в результате получают как зависимости величины
шума Баркгаузена от упругой деформации при различных величинах остаточной пластической деформации, так и зависимости величины шума Баркгаузена от остаточной пластической деформации при нулевой упругой деформации. При последующем
неразрушающем контроле деформаций в образце 1, остаточная пластическая деформация
в котором известна, по ее величине на диаграмме на фиг. 3 определяют соответствующую
полупетлю гистерезиса и нулевую точку на этой полупетле, причем указанная полупетля с
нулевой точкой является калибровочной для определения внутренних упругих деформаций в материале, находящемся в данном состоянии остаточной пластической деформации.
Из диаграммы на фиг. 3 видно, что определение внутренних упругих деформаций без учета может приводить к большой неопределенности контроля деформаций.
Анализ предлагаемого изобретения показывает, что данный способ калибровки чувствительности магнитошумового устройства неразрушающего контроля упругой деформации и остаточной пластической деформации пригоден для любого метода
неразрушающего контроля, который обладает достаточной чувствительностью к упругой
деформации и остаточной пластической деформации в материале (необязательно стали) и
возможностью осуществления направленных измерений, например известный электропотенциальный метод неразрушающего контроля напряжения в алюминиевых сплавах.
Источники информации:
1. Патент США 3,427,872, МПК G 01N 27/72, 1969.
2. Патент США 4,977,373, МПК G 01N 27/72, 1990.
Фиг. 1
4
BY 14962 C1 2011.10.30
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
327 Кб
Теги
by14962, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа