Изучение возможности создания эталонов напряжения с
advertisement
ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СОЗДАНИЯ ЭТАЛОНОВ НАПРЯЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА НЕЙТРОНОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА И МЕТОДА ЭФФЕКТА БАРКГАУЗЕНА Венгринович В.Л., Винтов Д.А. (Институт прикладной физики НАН Беларуси) Стандарты регламентирующие численное определение напряжений • методом сверления отверстий [E837-01e1], • рентген-дифракционным методом [E915-96(2002), E1426-98(2003)], • по затуханию акустических волн [E1544-99(2004), E1685-00(2006)], • качественный метод определения окружных напряжений в трубах по изменению диаметра трубы [E1928-07], • также известен лишь один международный стандарт [DD CEN ISO/TS 21432:2005] по определению напряжений методом дифракции нейтронов. 2 Методы измерения напряжения Рентгеновской дифрактометрии Нейтронографический анализ Магнитные методы Метод эффекта Баркгаузена Метод вихревых токов Ультразвуковой метод Другие методы 3 ИЗМЕРЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДА ЭФФЕКТА БАРКГАУЗЕНА И СОПОСТАВЛЕНИЕ ЕГО С ДРУГИМИ МЕТОДАМИ 300 напряжение, МПа 250 200 150 100 разрывная машина тензостанция 50 метод эффекта Баркгаузена 0 0 1 2 3 номер измерения 4 5 6 4 Мешающие факторы в определении напряжения чувствительность к структуре чувствительность к состоянию поверхности чувствительность к форме изделия 5 ПРИМЕР ВЛИЯНИЯ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ НА ПОГРЕШНОСТЬ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ МЕТОДОМ ЭФФЕКТА БАРКГАУЗЕНА 225 210 195 Интенсивность шума Баркгаузена, о.е. 180 Градуировочные кривые, полученные на поверхности образца, подвергавшейся фрезеровке 165 150 Градуировочные кривые, полученные на поверхности образца не подвергавшейся механической обработке 135 120 105 90 75 60 45 30 15 -330 -300 -270 -240 -210 -180 -150 -120 -90 -60 -30 0 Напряжение, МПа 30 60 90 120 150 180 6 МАКЕТ ВТОРИЧНОГО ЭТАЛОНА НАПРЯЖЕНИЯ Схема (а) и изображение (б) макета вторичного эталона напряжения: 1, 2 – кронштейны; 3 – образец; 4 – винт; 5 – прижим; 6 – кронштейн; 7, 8 – вал; 9 – кронштейн;10 – вал; 11 – ручка; 12 – коромысло; 13 – гайка; 14 – тензодатчик. 7 АПРОБАЦИЯ МАКЕТА ВТОРИЧНОГО ЭТАЛОНА НАПРЯЖЕНИЙ В ЛНФ ОИЯИ Г.ДУБНА Измеряемый объем 10х2х3 мм 8 РЕЗУЛЬТАТЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ Позиция в Параметр решетки, Ангстрем НАПРЯЖЕНИЙ В ОБРАЗЦЕ Деформация образце, мм Вдоль образца ε1 z = -4 2,86436 2,85322 -10,3232E-4 ε0 z=0 2,86732 2,85218 ε z=4 2,86998 2,85152 Напряжение, МПа Поперек образца Вдоль образца Поперек образца Вдоль образца Поперек образца 3,6463 E-4 -216,8 76,6 0 0 0 0 9,27696E-4 -2,3140E-4 194,8 -48,6 9 ЗАДАЧИ СЛЕДУЮЩЕГО ЭТАПА провести дополнительную калибровку на созданном макете найти методы математической обработки для уменьшения влияния мешающих факторов (для измерения величины напряжения методом эффекта Баркгаузена) уменьшить пространственное разрешение и изучить возможность построения нейтронной дифференциальной картины в зависимости от величины напряжений (в сотрудничестве с НИЦ Курчатовский институт) подключить к исследованиям ВНИИМ им. Менделеева (в свое время они предприняли попытку о создании эталона напряжений). 10 ИСПЫТАНИЯ ВО ВСЕРОСИЙСКОМ ИМ. НИИ МЕТРОЛОГИИ Д. И. МЕНДЕЛЕЕВА прототип эталона напряжений (стержень) Макет эталонной установки для воспроизведения единицы механического напряжения, подвергающийся внецентренному нагружению упругого элемента по схеме Сен-Венана 11 РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ ПРИБОРА ИНТРОСКАН И МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЙ НАПРЯЖЕНИЙ ВО ВНИИ ИМ Д.И.МЕНДЕЛЕЕВА 250 200 Теоретическая зависимость 150 100 Сталь 44НХТЮ Измеренная зависимость МРа 50 0 -50 0 60 120 180 240 300 Полиномиальный (Теоретическая зависимость) Полиномиальный (Измеренная зависимость) 360 -100 Сталь 20 -150 -200 -250 φ 400 200 Теоретическая зависимость 150 100 Измеренная зависимость МРа 50 0 -50 0 60 120 180 -100 240 300 360 Полиномиальная (Теоретическая зависимость) Полиномиальная (Измеренная зависимость) -150 -200 -250 φ Напряжения, МПа 250 Осевые напряжения в образце 300 200 100 0 -40 -100 60 160 260 360 -200 -300 φ кривая построена без учета анизотропии двухосного напряженного состояния (сталь 20) Интенсивно сть ШБ вдоль оси образца, о.е. 12 Спасибо за внимание 13
