Разработка средств и метода магнитных шумов для контроля механических напряжений в плоских изделиях из ферромагнитных сталей

• Автор: Аракелов, Павел Георгиевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

Введение
1. ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ МЕТОДА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ НА ОСНОВЕ ЭФФЕКТА МАГНИТНЫХ ШУМОВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ В МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЯХ
1.1. Скачки Баркгаузена и их применение для решения проблем управления напряженным состоянием изделий из ферромагнитных сталей
1.2. Анализ физических основ метода неразрушающего контроля с использованием магнитных шумов перемагничивания
1.3. Анализ информативных параметров метода магнитных шумов и проблемы их практической реализации
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
2. АНАЛИЗ ЗАВИСИМОСТИ МАГНИТНЫХ ШУМОВ ОТ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ИЗДЕЛИЯХ
ИЗ ВЫСОКОПРОЧНОЙ КОНСТРУКЦИОННОЙ СТАЛИ
2.1. Методика расчета спектральных характеристик ЭДС СБ, наводимых в измерительной катушке первичных преобразователей
2.2. Определение ЭДС, наводимой в измерительной катушке скачком Баркгаузена
2.3. Анализ спектра и формы импульса эдс скачка баркгаузена, а также характера взаимосвязи его параметров с напряжениями в металлах..
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ ПАРАМЕТРОВ МАГНИТНЫХ ШУМОВ С МЕХАНИЧЕСКИМИ НАПРЯЖЕНИЯМИ В ФЕРРОМАГНИТНЫХ СТАЛЯХ

3.1. Методика проведения эксперимента, применяемое оборудование и материалы
3.2. Исследование зависимости параметров магнитных шумов от уровня напряжений
3.3. Разработка методики градуировки приборов для оценки уровня механических напряжений
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
4. СОВЕРШЕННСТВОВАНИЕ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ ДЛЯ КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ИЗДЕЛИЯХ ИЗ ФЕРРОМАГНИТНЫХ МЕТАЛЛОВ
4.1. Разработка прибора и исследование сигнала МШ и электромагнитных помех
4.2. Оптимизация конструкции первичных преобразователей для регистрации сигналов магнитных шумов
4.3. Основные элементы программно-аппаратного комплекса для регистрации параметров магнитных шумов в ферромагнитных металлах
4.4. Алгоритм работы программно-аппаратного комплекса механических напряжений
4.5. Разработка программно-аппаратного комплекса для контроля плосконапряженного состояния изделий из ферромагнитных сталей
ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ
ОБЩИЕ ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
В условиях постоянно стареющего парка машин и механизмов остро встает вопрос о возможности продления сроков эксплуатации отдельных узлов и деталей, а также контроль их остаточного ресурса. Одним из способов контроля остаточного ресурса является контроль напряженного состояния ферромагнитного металла, применяемого для изготовления ответственных деталей и узлов. Использование научно обоснованного подхода к решению этой проблемы позволяет влиять и регулировать напряженное состояние металлоизделий и существенно увеличить долговечность техники, ее технологичность и ресурсоемкость при производстве, что подтверждает актуальность проблемы.
Ввиду масштабности и сложности технологического процесса производства и сложных условий эксплуатации изделий из ферромагнитных металлов наиболее эффективным способом анализа и регулирования напряжений является подход, при котором производится контроль напряженного состояния изделий из ферромагнитных металлов на всех этапах технологического процесса. Таким образом выявляются детали в недопустимым уровнем напряжений и производить их выбраковку или технологическую доработку.
Решение данной задачи возможно с применением как традиционных методов неразрушающего контроля, так и с помощью развития таких методов, как метод эффекта Баркгаузена (ЭБ) или, как его еще называют, метод магнитных шумов (МШ).
Отличительными особенностями данного метода неразрушающего контроля от других известных электромагнитных методов:
• источником электромагнитного излучения выступает сам контролируемый образец из ферромагнитной стали в силу перестройки его доменной текстуры;
• высокая степень локальности зоны контроля, которая обеспечивается малой величиной объема области перемагничивания - 10 '9... 10 '10 см3;
• имеется возможность регистрировать информацию о МШ в любом

с0(г,о=^-]я£^0(Яг)ал,
2 71 о
где: ]0(Л,г)~ функция Бесселя нулевого порядка, X - параметр.
В случае непрерывного источника, обладающего мощностью (р (/)
(р(/) = Нп
г 1 Л с, — е,,т> +с2(п+р)е<п+р)' +с3(п-р)еЛп-р)(

выведем решение уравнения (2.12)
Щг, 0 = 2- А(ЛУр{ т)О0 (гЦ - г)с/г
2/Г О
Щг,0 = 2-1 А(ЛУр(т)О0(г,0с1т,

где: А (Л) - выводится исходя из краевых условий.
Таким образом, учитывая общий вид функций О0(г, I) и срЦ) выведем

и(г,0 = ^1А(Л)

е а -е

е а2 - еА"+Р)‘

е а~ -е
а~(п + р)
J0 (Яг)МЯ
(2.15)
а (п — р)
Для того, чтобы уравнение (2.15) удовлетворяло граничному условию, заданному выражением (2.13) необходимо, чтоб параметр X должен являться решением уравнения
Ао(Яг0)=Ш)=0, 4=-»
(2.16)
где: Лк— к- ый корень данного уравнения.
Следовательно, параметр Лк может иметь лишь дискретные значения. Таким образом (2.15) будет иметь следующий вид