×
13.02.2018
218.016.20cf

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ МАГНИТНЫМ МЕТОДОМ КОНТРОЛЯ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Способ определения механических напряжений стальных конструкций основан на определении действительного направления напряжения в точке контроля на основании полученной зависимости анизотропии коэрцитивной силы от величины напряжения. Для этого измеряют значение коэрцитивной силы в точке контроля не менее 8 раз в разных направлениях. По результатам измерений строят круговую диаграмму зависимости значений коэрцитивной силы от угла ориентации, определяют направления экстремальных значений коэрцитивной силы, по ним определяют направление напряжений. По экстремальным значениям коэрцитивной силы определяют значения действующих напряжений в точке контроля. Технический результат: повышение точности определения напряженного состояния стальных конструкций. 2 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области оценки технического состояния металлоконструкций и может быть использовано для определения действующих механических напряжений в конструкциях, где направление действия напряжений заведомо не известны, например в стальных несущих металлоконструкциях наземной космической инфраструктуры.

Известен способ использования коэрцитивной силы в качестве индикаторного параметра при неразрушающем контроле механических напряжений. В данном способе коэрцитиметр КИФМ-1 применяется для измерения механических напряжений в сварных корпусах и торцевых крышках электрических машин (материал - Ст3) (С.А. Мусихин, В.Ф. Новиков, Н.В. Борисенко. Об использовании коэрцитивной силы в качестве индикаторного параметра при неразрушающем контроле механических напряжений. // Дефектоскопия - 1987. - №9. - с. 57-59).

Недостатком способа является отсутствие информации об использовании полученной с помощью образцов зависимости значений коэрцитивной силы от действующих напряжений на реальных объектах, т.е. о месте и направлении контроля на объекте исследования.

Известен способ определения напряженного состояния стальных конструкций, в котором растягивают образец материала, вырезанного из материала, аналогичного материалу конструкции, в процессе растяжения измеряют коэрцитивную силу. Получают зависимость коэрцитивной силы от приложенного напряжения для данного материала. Затем проводят измерения коэрцитивной силы металла конструкции и определяют напряженное состояние с помощью полученной зависимости (В.Ф. Мужицкий, Б.Е. Попов, Г.Я. Безлюдько. Магнитный контроль напряженно-деформированного состояния и остаточного ресурса стальных металлоконструкций подъемных сооружений и сосудов, работающих под давлением. // Дефектоскопия. - 2001. - №1. - с. 38-46).

Недостатком способа является большая погрешность определения напряженного состояния, обусловленная разницей начальной (без нагрузки) коэрцитивной силы металла образца и исследуемой конструкции.

Известен способ определения механических напряжений в стальных конструкциях, в которм изготавливают образцы из материала, аналогичного материалу конструкции, которые подвергают деформационному старению различной степени, определяют анизотропию коэрцитивной силы металла образцов как разность значений коэрцитивной силы, измеренных поперек и вдоль прилагаемой нагрузки, от величины напряжений в образце, растягивают образцы, строят зависимости значений анизотропии коэрцитивной силы от приложенных напряжений для образцов, аппроксимируют полученные зависимости прямыми и строят график зависимости углового коэффициента прямых от коэрцитивной силы образца, измеренной вдоль прикладываемой нагрузки, измеряют коэрцитивную силу металла конструкции вдоль и поперек действия напряжений. По значению коэрцитивной силы, измеренной вдоль действия напряжений, определяют угловой коэффициент прямой, соответствующей текущему состоянию металла конструкции. Вычисляют анизотропию коэрцитивной силы, по величине которой определяют механические напряжения в стальной конструкции (Патент РФ №2281468, МПК G01L 1/12, G01N 27/83. Опубл. 10.08.2006).

Недостатком способа является отсутствие достоверной информации о направлении действующих напряжений на контролируемом участке объекта исследования, которые не всегда совпадают с геометрическими осями металлоконструкции.

Наиболее близким к заявляемому способу является способ определения механических напряжений в конструкции, взятый нами в качестве прототипа. В известном способе изготавливают образец из материала, аналогичного материалу конструкции, растягивают образец и в процессе растяжения измеряют анизотропию коэрцитивной силы, определяемую как разность значений коэрцитивной силы, измеренных поперек и вдоль прилагаемой нагрузки, получают зависимость анизотропии коэрцитивной силы от величины напряжений в образце, далее измеряют анизотропию коэрцитивной силы металла конструкции и определяют величину напряжения с помощью полученной зависимости (В.Л. Свирюк, И.В. Грамотник, А.Н. Безруков, О.В. Проровская. Оценка состояния металла кожухов доменных печей и воздухонагревателей методом неразрушающего контроля. // Дефектоскопия. - 2003. - №9. - С. 37-43).

Недостатком данного способа является отсутствие достоверной информации о направлении действующих напряжений на контролируемом участке объекта исследования. На практике нередки случаи, в которых направление напряжений не является очевидным при диагностике металлоконструкций. В данном способе применяют коэрцитивную силу как диагностический признак. И именно значения коэрцитивной силы напрямую зависят от ориентации приставного магнитного устройства относительно линии напряжений во время замера. Необоснованные направления измерений коэрцитивной силы снижают точность полученных результатов о техническом состоянии конструкционного металла.

Задачей изобретения является создание способа определения механических напряжений, при котором техническим результатом будет являться повышение точности определения механических напряжений за счет учета направления действий механических напряжений в металле без применения дополнительного оборудования.

Этот технический результат в способе определения механических напряжений стальных конструкций, заключающийся в том, что изготавливают образец из материала, аналогичного материалу конструкции, растягивают образец, получают зависимости анизотропии коэрцитивной силы, определяемой как разность значений коэрцитивной силы, измеренных поперек и вдоль прилагаемой нагрузки, от величины напряжений в образце, измеряют анизотропию коэрцитивной силы металла конструкции, определяют величину напряжения с помощью полученной зависимости, согласно изобретению, достигается тем, что в первую очередь определяют действительное направление напряжений в точке контроля конструкции, для этого измеряют значение коэрцитивной силы в данной точке контроля не менее 8 раз в разных направлениях, при этом изменяют каждый раз угол ориентации приставного магнитного устройства не более чем на 45° от предыдущего положения, поворачивая его вокруг своей оси, по результатам данных измерений строят круговую диаграмму зависимости значений коэрцитивной силы от угла ориентации приставного магнитного устройства для данной точки, определяют направления экстремальных значений коэрцитивной силы, по ним определяют направление напряжений, при этом направление максимальных значений коэрцитивной силы указывает на направление напряжения сжатия, а минимальных - на растяжения, по экстремальным значениям коэрцитивной силы определяют и значения действующих напряжений в точке контроля конструкции, используя их в ранее полученных для образца зависимостях значений анизотропии коэрцитивной силы от действующих напряжений.

Решение поставленной задачи основано на зависимости коэрцитивной силы от значения параметра кристаллической решетки. Безусловно, на значение коэрцитивной силы,как на комплексную характеристику структуры металла влияют множество факторов, таких как: уровень внутренних микронапряжений, толщина границ зерен, размер зерен, наличие неферромагнитных включений, наличие различных фаз металла и др. Но в рассматриваемом случае при упругих деформациях наиболее значимым фактором является изменение расстояния между узлами (атомами) кристаллической решетки. Так при увеличении этого расстояния влияние магнитного момента одного атома на магнитный момент соседнего уменьшается, что приводит к меньшим затратам энергии на переориентацию магнитного момента системы, а следовательно, и уменьшению значения коэрцитивной силы. При уменьшении параметра кристаллической решетки в процессе перемагничивания необходимо преодолеть и силу обменного взаимодействия между атомами, что потребует больше энергии на данный процесс и неизменно приведет к увеличению значений коэрцитивной силы. В наибольшей степени данные процессы будут проявляться вдоль действительных направлений напряжений в конструкции.

Предлагаемый способ заключается в последовательном выполнении следующих операций:

1. Получение зависимости анизотропии коэрцитивной силы от действующих напряжений, для чего:

- изготавливают образец из материала, аналогичного материалу конструкции;

- растягивают образец и в процессе растяжения измеряют анизотропию коэрцитивной силы, определяемую как разность значений коэрцитивной силы, измеренных поперек и вдоль прилагаемой нагрузки;

- получают зависимость анизотропии коэрцитивной силы от величины напряжений в образце.

2. Определяют действительное направление напряжений в точке контроля конструкции, для чего:

- измеряют значение коэрцитивной силы в точке контроля не менее 8 раз в разных направлениях, при этом изменяют каждый раз угол ориентации приставного магнитного устройства не более чем на 45° от предыдущего положения, поворачивая его вокруг своей оси;

- по полученным значениям строят круговую диаграмму зависимости значений коэрцитивной силы от угла ориентации приставного магнитного устройства для данной точки контроля;

- определяют направления экстремальных значений коэрцитивной силы;

- по направлениям с экстремальными значениями коэрцитивной силы на круговой диаграмме определяют направление напряжений, при этом направление максимальных значений коэрцитивной силы указывает на напряжения сжатия, а минимальных - на растяжения.

3. Определяют значения действующих напряжений, для чего:

- по круговой диаграмме зависимости значений коэрцитивной силы от угла ориентации приставного магнитного устройства определяют максимальное и минимальное значение коэрцитивной силы;

- определяют анизотропию коэрцитивной силы, используя максимальное и минимальное значения коэрцитивной силы;

- определяют значения действующих напряжений в точке контроля используя анизотропию коэрцитивной силы в ранее полученной для образцов зависимости анизотропии коэрцитивной силы от величины напряжений в образце.

Заявленный способ поясняется чертежами:

- на фиг. 1 представлена круговая диаграмма значений коэрцитивной силы в единицах измерения А/м для области растяжения двутавровой балки (профиль №10, сталь 10) при нагрузке на изгиб в упругой зоне деформаций (пунктирной линией объединены точки значений коэрцитивной силы, полученные без нагрузки, сплошной - с нагрузкой);

- на фиг. 2 представлена круговая диаграмма значений коэрцитивной силы в единицах измерения А/м для области сжатия двутавровой балки (профиль №10, сталь 10) при нагрузке на изгиб в упругой зоне деформаций (пунктирной линией объединены точки значений коэрцитивной силы, полученные без нагрузки, сплошной - с нагрузкой).

Использование предлагаемого изобретения позволяет более точно определять значения напряжения стальной конструкции в любой ее точке, учитывая действительное направление напряжений. Определение напряженного состояния, например, объектов наземной космической инфраструктуры, при оценке технического состояния, делает возможным принятие решения о необходимости их реконструкции, усиления или замены, что в целом повышает надежность и безопасность их работы.

Способ определения механических напряжений стальных конструкций, заключающийся в том, что изготавливают образец из материала, аналогичного материалу конструкции, растягивают образец и в процессе растяжения измеряют анизотропию коэрцитивной силы, определяемую как разность значений коэрцитивной силы, измеренных поперек и вдоль прилагаемой нагрузки, получают зависимость анизотропии коэрцитивной силы от величины напряжений в образце, далее измеряют анизотропию коэрцитивной силы металла конструкции и определяют величину напряжения с помощью полученной зависимости, отличающийся тем, что измеряют значение коэрцитивной силы в точке контроля не менее 8 раз в разных направлениях, при этом изменяют каждый раз угол ориентации приставного магнитного устройства не более чем на 45° от предыдущего положения, поворачивая его вокруг своей оси, по результатам данных измерений строят круговую диаграмму зависимости значений коэрцитивной силы от угла ориентации приставного магнитного устройства для данной точки, определяют направления экстремальных значений коэрцитивной силы, по ним определяют направление напряжений, при этом направление максимальных значений коэрцитивной силы указывает на направление напряжений сжатия, а минимальных - на растяжения, по экстремальным значениям коэрцитивной силы определяют и значения действующих напряжений в точке контроля, используя их в ранее полученных для образцов зависимостях значений анизотропии коэрцитивной силы от действующих напряжений.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ МАГНИТНЫМ МЕТОДОМ КОНТРОЛЯ
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В СТАЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ МАГНИТНЫМ МЕТОДОМ КОНТРОЛЯ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 634 items.
10.02.2013
№216.012.2338

Приборная панель космического аппарата

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для космических конструкций, например, каркасов приборных панелей. Приборная панель космического аппарата содержит несущие верхнее и нижнее основания, между которыми установлен заполнитель в виде сот, и закладные элементы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474518
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.27bf

Кассетный боеприпас

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к кассетным боеприпасам. Кассетный боеприпас содержит корпус, в кормовой части которого расположен отсек с парашютной системой и срезаемым элементом. Парашютная система помещена в чехол. Парашютный отсек выполнен в виде тонкостенного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475695
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.27d6

Способ образования трещин в образцах из алюминиевых сплавов

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, в частности к способам изготовления образца с трещиной. Сущность: в образце создаются механические напряжения для прорастания трещины. Прорастание трещины обеспечивается локальным охрупчиванием образца путем нанесения ограниченного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475718
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.03.2013
№216.012.3008

Артиллерийский осколочно-фугасный снаряд

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к осколочно-фугасным снарядам, которые применяются при стрельбе из артиллерийских орудий. Артиллерийский осколочно-фугасный снаряд содержит корпус с ведущим пояском, взрыватель и взрывчатое вещество. Корпус состоит из соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477831
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.04.2013
№216.012.33da

Сопло летательного аппарата

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкциям сопел летательных аппаратов, и может быть использовано для сопловых блоков летательных аппаратов, в которых устанавливаются заглушки, служащие для защиты внутренней полости летательного аппарата. Сопло содержит раструб,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478817
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.04.2013
№216.012.3af9

Кран шаровой

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено, в частности, для использования в трубопроводной запорной арматуре пневмогидросистем ракет-носителей космического назначения, а также в любой отрасли промышленности, использующей гидравлическую технику, где необходимо периодически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480658
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e54

Тренога

Изобретение относится к треногам для установки приборов. Тренога содержит основание (1) с центральным отверстием (2) и тремя кронштейнами (3) у основания с выполненными в них проушинами (4). Между проушинами (4) на конической поверхности основания (1) содержатся проточки (5), обеспечивающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481523
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.06.2013
№216.012.4bf4

Солнечная батарея

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при проектировании выносных конструкций космических аппаратов, преимущественно солнечных батарей (СБ). Солнечная батарея содержит раму, верхние и нижние створки, попарно связанные между собой шарнирами, на оси которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485026
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4d30

Силовой блок двигательной установки ракеты-носителя

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано преимущественно в силовых блоках ракет-носителей (РН) для управления вектором тяги. Силовой блок РН с управляемым вектором тяги содержит хвостовой отсек для установки маршевого жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) и силовое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485342
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e5d

Логопериодическая антенна

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной сверхширокополосной антенны, либо в качестве базового элемента антенной решетки. Технической результат - повышение идентичности ширины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485643
Дата охранного документа: 20.06.2013
Showing 1-10 of 351 items.
10.02.2013
№216.012.2338

Приборная панель космического аппарата

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для космических конструкций, например, каркасов приборных панелей. Приборная панель космического аппарата содержит несущие верхнее и нижнее основания, между которыми установлен заполнитель в виде сот, и закладные элементы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474518
Дата охранного документа: 10.02.2013
20.02.2013
№216.012.27bf

Кассетный боеприпас

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к кассетным боеприпасам. Кассетный боеприпас содержит корпус, в кормовой части которого расположен отсек с парашютной системой и срезаемым элементом. Парашютная система помещена в чехол. Парашютный отсек выполнен в виде тонкостенного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475695
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.03.2013
№216.012.3008

Артиллерийский осколочно-фугасный снаряд

Изобретение относится к военной технике, а более конкретно к осколочно-фугасным снарядам, которые применяются при стрельбе из артиллерийских орудий. Артиллерийский осколочно-фугасный снаряд содержит корпус с ведущим пояском, взрыватель и взрывчатое вещество. Корпус состоит из соединенных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477831
Дата охранного документа: 20.03.2013
10.04.2013
№216.012.33da

Сопло летательного аппарата

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к конструкциям сопел летательных аппаратов, и может быть использовано для сопловых блоков летательных аппаратов, в которых устанавливаются заглушки, служащие для защиты внутренней полости летательного аппарата. Сопло содержит раструб,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478817
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.04.2013
№216.012.3af9

Кран шаровой

Изобретение относится к арматуростроению и предназначено, в частности, для использования в трубопроводной запорной арматуре пневмогидросистем ракет-носителей космического назначения, а также в любой отрасли промышленности, использующей гидравлическую технику, где необходимо периодически...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002480658
Дата охранного документа: 27.04.2013
10.05.2013
№216.012.3e54

Тренога

Изобретение относится к треногам для установки приборов. Тренога содержит основание (1) с центральным отверстием (2) и тремя кронштейнами (3) у основания с выполненными в них проушинами (4). Между проушинами (4) на конической поверхности основания (1) содержатся проточки (5), обеспечивающие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481523
Дата охранного документа: 10.05.2013
20.06.2013
№216.012.4bf4

Солнечная батарея

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано при проектировании выносных конструкций космических аппаратов, преимущественно солнечных батарей (СБ). Солнечная батарея содержит раму, верхние и нижние створки, попарно связанные между собой шарнирами, на оси которых...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485026
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4d30

Силовой блок двигательной установки ракеты-носителя

Изобретение относится к ракетной технике и может быть использовано преимущественно в силовых блоках ракет-носителей (РН) для управления вектором тяги. Силовой блок РН с управляемым вектором тяги содержит хвостовой отсек для установки маршевого жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) и силовое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485342
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.06.2013
№216.012.4e5d

Логопериодическая антенна

Изобретение относится к области антенной техники и может быть использовано в радиотехнических системах различного назначения в качестве самостоятельной сверхширокополосной антенны, либо в качестве базового элемента антенной решетки. Технической результат - повышение идентичности ширины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485643
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.08.2013
№216.012.5dc5

Клапан

Изобретение относится к арматуростроению, а именно к клапанам с пневматическим управлением, и предназначено для пуска и отсечки рабочего тела. Клапан содержит корпус с входным и выходным патрубками, элемент с втулкой на ребрах и седлом, установленный в корпус, подпружиненный затвор с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489626
Дата охранного документа: 10.08.2013
+ добавить свой РИД