Определение напряжений с помощью магнитоупругого тестера

Метод, основанный на возникновении магнитной анизотропии под действием приложенных напряжений. Из числа приборов, работающих по данному принципу, следует отметить прибор конструкции Н. Н, Максимо­ва, схема преобразователя которого (три сердечника с пятью катушками) показана на рис.4.

В центре сердечника расположена питающая катушка 1, а по диа­гоналям его - две пары измерительных катушек (2 и 3). Магнитный поток из средней катушки, попадая в исследуемый материал, рассредоточивается в основном по четырем направлениям. При одинаковой магнитной прони­цаемости потоки будут равны, а при наличии же магнитной анизотропии – различны, что и измеряется прибором.

Рис. 4. Схема чувствительного элемента прибора Н. Н. Максимо­ва для определения остаточных напряжений: 1- питающая катушка; 2 и 3 - измерительные катушки; 4 - исследуемый элемент. Пунктиром со стрелками показано направление магнитных потоков исследуемом элементе.

Измерительная схема построена таким образом, что электродви­жущая сила катушек может определяться как в каждой диагонали в отдель­ности, так и по их разности и сумме. При измерениях «на разность», пово­рачивая сердечник в плане, по экстремумам отсчетов выявляется направле­ние главных напряжений в металле. По повторным измерениям при одина­ковом положении сердечника можно судить о постоянстве напряженного состояния в данной точке или об его изменении. При измерениях «по сум­ме» можно судить о величине главных напряжений.

Необходимо иметь в виду следующее:

• магнитный поток, проходя в поверхностном слое металла, харак­теризует напряженное состояние лишь у поверхности элемента;

• на результаты измерений оказывает значительное влияние на­чальная магнитная анизотропия металла;

• при последовательных нагрузках и разгрузках появляются петли магнитного гистерезиса, не связанные с механическими напряжениями.

Другим перспективным направлением оценки напряженного со­стояния металла по его магнитным характеристикам является метод «маг­нитных меток». Сущность его заключается в наведении внешним маг­нитным полем остаточной намагниченности в отдельных локализованных зонах исследуемого металла. При изменении напряженного состояния по­следнего меняется и намагниченность этих «меток», являющихся таким образом своеобразными индикаторами механических напряжений.

Наведение и индикация намагниченности меток производятся с помощью специальных переносных приборов.

Рассматриваемый метол предложен для контроля натяжения арма­туры в железобетонных конструкциях. Как наведение, так и индикация со­стояния гранитных меток, могут осуществляться на оголенной арматуре до ее бетонирования и в уже забетонированных деталях и конструкциях - че­рез защитный слой бетона.

Необходимо подчеркнуть следующее:

• данным методом выявляется лишь изменение напряженного со­стояния по сравнению с имевшим место при нанесении меток;

• переход от измерения остаточной намагниченности меток к механическому напряжению в арматуре может быть произведен лишь при наличии экспериментально установленной зависимости для данной армату­ры, поскольку для разных меток металла эта зависимость не является ста­бильной;

• чередование нагрузок и разгрузок сопровождается появлением петель магнитного гистерезиса. Для исключения их влияния требуется по­вторное нанесение меток перед переменой знака изменения напряжений.

Возможны и другие методы оценки напряженного состояния ме­талла, например, по изменению электрического сопротивления (проводи­мости) и токовихревой, успешно разрабатываемые в настоящее время.

Приборы рассматриваемого типа надежны и удобны в применении.