Магнитоупругость

Магнитоупругий метод определения остаточных напряжений основан на зависимости магнитной проницаемости объема металла от значения действующего в данном объеме остаточного напряжения. Этот метод можно использовать лишь для металлов, обладающих магнитными свойствами. Достоверные результаты получают при измерении остаточных одноосных напряжений в основном металле сварного соединения. Применение этого метода для определения остаточных напряжений в шве и околошовной зоне может приводить к заметным погрешностям. Это объясняется тем, что магнитная проницаемость в шве и околошовной зоне после сварки изменяется по сравнению с ее значением до сварки не только под действием возникших остаточных напряжений, но и вследствие изменения химического состава шва, роста зерна, изменения структуры околошовной зоны и других явлений. [c.424]

Ультразвуковой метод определения сварочных остаточных напряжений основан на зависимости скорости распространения ультразвуковой волны в металлах от напряженного состояния в них. Измеряют скорости распространения ультразвука на отдельном участке металла до сварки и после сварки, и по изменению скорости судят о значении остаточного напряжения. При измерении остаточных напряжений в шве и околошовной зоне неоднородность свойств может приводить к погрешностям результатов. Положительным свойством данного метода, так же как магнитоупругого, следует считать мобильность проведения экспериментов, не требующих больших подготовительных работ. [c.424]

Расширенный набор независимых переменных позволяет анализировать перекрестные эффекты, возникающие при сочетании различных по своей природе процессов. В электрических и магнитных полях за счет взаимного влияния механических явлений, с одной стороны, и электрических или магнитных, с другой, возникают такие эффекты, как электрострикция, магнитострикция, пьезоэффект, магнитоупругий эффект и др. Сочетание термических и электрических (магнитных) процессов приводит к термоэлектрическим (термомагнитным) эффектам и соответствующим свойствам. Рассмотрим эти дополнительные возможности термодинамики на примере процессов магнитного охлаждения тел, лежащих в основе современных методов получения сверхнизких температур. [c.162]

В отличие от распространенности пьезоэлектрического эффекта (электрическая поляризация тел при их деформировании без внешнего электрического поля) пьезомагнитный эффект существует лишь как весьма редкое явление у некоторых антиферромагнетиков и отсутствует у всех других магнетиков (хотя магнитоупругим эффектом обладают все магнетики). [c.194]

Упругие свойства и магнитоупругое взаимодействие. [c.708]

Магнитоакустические эффекты в ферритах возникают в результате взаимодействия спинов магнитных ионов и упругих колебаний кристаллической решетки, т. е. в результате тех же взаимодействий, которые определяют магнитострикционные эффекты. Выражение для упругой и магнитоупругой энергий можно записать в виде [c.708]

Условия для упругой и магнитоупругой изотропии следующие [c.708]

Первое условие выполняется, например, в иттриевом феррите-гранате с погрешностью до 5%. Значения коэффициентов, определяющих упругие и магнитоупругие свойства, см. в табл. 29.18, 29.21, 29.22. [c.708]

Электромагнитно-акустические (ЭМА) способы. Эффекты электромагнитного поля состоят из эффектов магнитострикции, магнитного и электродинамического взаимодействия. Магнито-стрикция рассмотрена в начале этого подраздела применительно к контактным способам. Бесконтактное возбуждение и прием ультразвуковых колебаний осуществляют за счет магнитострик-ционного и магнитоупругого эффектов, наблюдаемых непосредственно в контролируемом изделии. Схема ЭМА-преобразователя изображена на рис. 1.40. В намагниченном магнитом 1 изделии 3 под действием катушки 2 с переменным током возбуждается переменное магнитное ноле, которое вызывает в объеме изделия вблизи поверхности эффект магнитострикции. [c.69]

Для материалов с положительной магнитострикцией можно считать доказанным, что в упругой зоне и в слабых магнитных полях относительное изменение магнитной проницаемости пропорционально приложенным напряжениям [Л. 78]. Р. Е. Ершов и М. М. Шель исследовали влияние пластической деформации на магнитоупругий эффект в конструкционных сталях. Измерялась разность магнитных проницаемостей в направлении действия напряжений и в перпендикулярном к ним направлении (Л. 28, 76], М. М. Шелем был разработан прибор ИНМ-4 с датчиком, состоящим из двух вытянутых на-148 [c.148]

Задачу отыскания связи между В ч Н при больших значениях продольного поля можно было решить гораздо проще для случая, если By< Bx< Bs [31]. Действительно, если поле так велико, что энергия анизотропии и магнитоупругая энергия, обусловленные механическими напряжениями и кристаллической решеткой, малы по сравнению с энергией внешнего поля, то вектор спонтанного намагничения, а также индукция насыщения В направлены вдоль поля (вещество предполагается изотропным). Следовательно, имеем [c.50]

ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОУПРУГОГО ЭФФЕКТА В МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ РАСТЯЖЕНИИ — СЖАТИИ [c.124]

Известно большое число публикаций, посвященных исследованию влияния механических напряжений на магнитные свойства ферромагнетиков при статическом нагружении [1 — 4]. Исследования магнитоупругого эффекта при циклическом нагружении могут дать результаты, представляющие интерес для контроля процесса усталости. [c.124]

Магнитоупругий эффект при низкочастотном циклическом нагружении. Для исследования магнитоупругого эффекта при циклическом нагружении использовалась установка, описанная выше, только измерительная обмотка выполнялась с большим числом витков и подключалась к ламповому вольтметру и осциллографу. Образцы тех же размеров подвергались циклическому растяжению — сжатию на гидропульсаторе ЦДМ-Юпу с частотой 13 гц. Намагничивались образцы в поле заданной величины, определяемой силой постоянного тока i в намагничивающей катушке. [c.127]

Вследствие сложной зависимости дБ Ida от o t) выходной сигнал богат высшими гармониками. Как показал эксперимент, максимальную амплитуду из них имеет вторая. Тесная связь магнитоупругого эффекта с механическими свойствами ферромагнетиков позволяет считать, что возбуждаемый таким образом сигнал и, в частности, его гармонические составляющие должны содержать большую информацию о состоянии исследуемого материала. [c.130]

КОНТРОЛЬ ПРОЦЕССА УСТАЛОСТИ СТАЛЕЙ ПО ИЗМЕНЕНИЮ СИГНАЛА, ВЫЗВАННОГО МАГНИТОУПРУГИМ ЭФФЕКТОМ, И СРАВНЕНИЕ МЕТОДА С ТЕМПЕРАТУРНЫМ [c.134]

При циклическом растяжении—сжатии ферромагнитного изделия 3 постоянном магнитном поле происходит вследствие магнитоупругого эффекта изменение его магнитной проницаемости под воздействием механических напряжений [1]. Представляет интерес исследование изменения сигнала, возбуждаемого при этом в проходной измерительной катушке, с целью разработки метода контроля за процессом усталостного разрушения. [c.134]

Изменение гармонических составляющих сигнала при усталости. Образцы цилиндрической формы с концентратором в виде кольцевой выточки подвергались циклическому растяжению—сжатию по симметричному циклу с частотой 18 гц на гидропульсаторе типа ЦДМ-Ю пу. Материал образца — сталь 45. Циклическое деформирование проводилось в постоянном магнитном поле при напряженности 1000 а м, при которой сигнал с измерительной катушки, охватывающей образец, был максимальным. Измерительная катушка через РС-фильтр высших частот (дифференцирующая цепочка) подключалась к анализатору гармоник типа С5-3. Проведены исследования изменения с числом циклов нагружения гармоник сигнала, возбуждаемого в измерительной катушке за счет магнитоупругого эффекта [1], до седьмой включительно. Результаты исследований представлены на рис. 1, а. Установлено, что некоторые гармонические составляющие (третья и седьмая) претерпевают заметные изменения с момента появления в образце магистральной усталостной трещины. Однако следует отметить, что измерение гармонических составляющих, кратных частоте нагружения, связано с некоторыми трудностями, заключающимися в том, что при низкочастотном нагружении для уверенного разделения гармоник необходимо работать при очень узкой полосе пропускания анализатора гармоник, а это накладывает жесткие требования к стабильности частоты нагружения, задаваемой испытательной машиной. По этой причине, а также вследствие их малости не удалось замерить изменение при усталости гармоник выше седьмого номера. [c.134]

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ АНИЗОТРОПНОГО МАГНИТОУПРУГОГО ЭФФЕКТА В ФЕРРОМАГНИТНЫХ ИЗДЕЛИЯХ [c.203]

Для ферромагнитных материалов эта задача значительно облегчается путем использования так называемого магнитоупругого эффекта, т. е. того обстоятельства, что механические напряжения, приложенные к контролируемому изделию, резко изменяют его магнитные характеристики [1, 2]. Датчики, работающие по этому принципу, обладают достаточно высокой чувствительностью, большой выходной мощностью, малой базой измерения, допускают возможность бесконтактного измерения. Однако им присущи и некоторые недостатки нелинейность нагрузочной характеристики и магнитоупругий гистерезис, под которым понимается неполное совпадение кривых величина выходного сигнала — величина приложенных напряжений при нагрузке и разгрузке контролируемого изделия. Для снижения влияния этих факторов необходимо правильно выбрать рабочий режим датчика, что в свою очередь требует знания особенностей проявления магнитоупругого эффекта в каждом отдельном случае. [c.203]

По принципу действия магнитоупругие датчики можно разделить на две группы. К первой относятся те, в которых изменение намагниченности регистрируется в направлении приложенного магнитного поля, а ко второй — в направлении, перпендикулярном направлению поля. Датчики последнего типа называют часто анизотропными [2]. Однако если проявление магнитоупругого эффекта для первого типа датчиков изучено достаточно подробно i[l—3], особенно для случая наложения одноосных напряжений растяжения — сжатия, то проявление анизотропного магнитоупругого эффекта почти не исследовано, несмотря на то, что в практике нашли более широкое применение именно датчики второго типа. Это объясняется тем, что для исследования проявления магнитоупругого эффекта необходимо создать некоторый угол между направлением при- [c.203]

Действительно, пусть ао — искомый угол между вектором напряженности поля и вектором силы Oi, а а — угол между вектором намагниченности насыщения / и тем же вектором силы. Тогда величина анизотропного магнитоупругого эффекта может быть найдена из условия минимума магнитоупругой энергии и энергии магнитного поля. Плотность магнитоупругой энергии для случая изотропной магнитострикции Xs может быть записана следующим образом [c.204]

Но sin ( о — а) и есть величина анизотропного магнитоупругого эффекта I.j . [c.204]

Таким образом, проявление анизотропного магнитоупругого эффекта максимально, если угол между направлениями главных напряжений и намагничивающего поля составляет 45°, что наиболее просто можно реализовать при закручивании трубчатых тонкостенных образцов. В этом случае, как известно из теории сопротивления материалов, главные напряжения направлены под углом 45° к оси трубки и равны величине касательных напряжений, а тонкостенность обусловливает достаточно однородное напряженное состояние трубки. При этом исследование анизотропного магнитоупругого эффекта возможно двумя различными путями. Трубка помещается в продольное магнитное поле, а перпендикулярная компонента намагниченности измеряется обмоткой, намотанной вдоль образующей трубки. В другом варианте измерительная обмотка помещается соосно с трубкой, а намагничивание осуществляется током, проходящим по проводнику, помещенному внутри трубки. [c.205]

Исследования анизотропного магнитоупругого эффекта проводились в переменных и постоянных магнитных полях при продольном и циркулярном намагничивании трубчатых образцов. Одновременно регистрировалось проявление магнитоупругого эффекта и в направлении приложенного магнитного поля. [c.205]

Обсудим теперь вопрос почему образуются ферромагнитные домены Ответ на этот вопрос дали Ландау и Лифшиц. Они но казали, чта образование доменной структуры является следствием существование в ферромагнитном образце конкурирующих вкладов в полную энергию тела. Полная энергия Е ферромагнетика складывается из 1) обменной энергии Еовм, 2) энергии кристаллографической магнитной анизотропии Ек- 3) энергии магнитострик-ционной деформации Ех 4) магнитоупругой энергии Ес 5) магнитостатической энергии Ео] 6) магнитной энергии Таким образом, [c.346]

Здесь (dVjdH)p j— изменение объема магнетика, вызванное магнитным полем и называемое объемной магнитострикцией dJ/dp)T,H — изменение намагничивания с изменением давления, при наличии внешнего магнитного поля (Н О) называемое магнитоупругим эффектом, а при отсутствии внешнего магнитного поля (Я = 0)—пьезомагнитным эффектом. Соотношение (10.29) связывает объемную магнитострикцию с этими эффектами. Аналогично, для диэлектриков из выражения [c.193]

Таблица 29. 18. Значения магнитоупругих н магнитострикционных коэффициентов некоторых ферритов-гранаток

Исследования взаимодействия упругих и температурных полей явились началом углубленного изучения и других сопряженных физических процессов и в первую очередь таких, как электроупругость и магнитоупругость. Интерес к сопряженным электроупругим процессам в сплошных средах связан с широким применением в различных областях техники устройств, работа которых основана на использовании явления пьезоэффекта. Открытый братьями Кюри пьезоэлектрический эффект состоит в том, что при деформировании некоторых анизотропных кристаллов на их поверхности появляются электрические заряды. Имеет место также и обратный пьезоэффект, который состоит в возникновении внутренних напряжений при действии электрического поля. Данное явление существенно связано с симметрией [c.235]

Перейдем теперь к описанию проблем, составляющих основу магнитоупругости. Исследование взаимодействия магнитного поля с упруго-деформируемыми электропроводящими телами составляет предмет магнитоупругости. Укажем лишь некоторые из них магнитострикционная деформация кристаллических тел пьезомагнетизм магнитоупругость тел, обладающих свойством магнитной поляризуемости задачи индукционного нагрева тел задачи разрушения тел под действием импульсных электромагнитных полей и др. Перечисленные проблемы возникают, в частности, при создании импульсных соленоидальных катушек, магнитогидродинамических ускорителей, различных типов магнитокумулятивных генераторов при управлении движением плазмы и во многих других прикладных задачах, где влияние магнитного поля существенно сказывается на деформации твердого тела. Более сложными задачами магнитоупругости являются задачи взаимодействия с электромагнитным полем материалов, обладающих свойством магнитной поляризуемости (ферромагнетики, антиферромагнетики, ферримагнетики). Это объясняется, прежде всего, отсутствием простых фундаментальных з - [c.239]

Исходной системой уравнений магнитоупругости являются уравнения Максвелла и закон Гука. Пусть электропроводное тело с проводимостью ст подвержено действию механической нагрузки и находится в переменном магнитном поле. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля таковы [c.240]

Заметим, что в большинстве задач магнитоупругости можно пренебречь током смещения. [c.241]

Если рассматриваются такие задачи магнитоупругости, в которых необходимо учитывать влияние магнитного поля на упругую деформацию, обусловленное нагревом тела, то кроме упругого и электромагнитного полей необходимо рассматривать еще и возникающее температурное поле. Каждое из этих полей влияет на общую деформацию тела и взаимодействуют между собой. В этом случае, как и раньще, электромагнитное поле определяется уравнениями Максвелла и обобщенным законом Ома, упругое поле — законом Дюгамеля — Неймана, а температурное поле определяется обобщенным уравнением теплопроводности. Уравнения (5.19) — (5.21) и (5.22) остаются неизменными, а обобщенный закон Ома запишется так (Ао — константа) [c.241]

Если часть поверхности 5" рассматриваемого тела находится в контакте с другим деформируемым твердым телом, то на границе контакта двух тел кроме обычных условий в смещениях и напряжениях следует удовлетворить условиям (1.23). В заключение перейдем к постановке задач магнитоупругости. Сформулируем начальные и граничные условия и условия на бесконечности. [c.256]

В качестве граничного условия на бесконечности при наличии вакуума обычно принимаются условия, которые выводятся из требования существования лишь уходящих в бесконечность волн. Если электропроводное тело является бесконечным, таким условием будет обращение на бесконечности в нуль электромагнитного поля от любой системы излучателей, лежащих целиком внутри некоторой конечной области. В качестве начальных механических условий обычно задают вектор перемещений и н скорость ди д1. В задачах магнитоупругости, в которых необходимо учесть тепловой нагрев, соответствующие уравнения решаются при заданных магнитных, механических, а также температурных условиях на границе. Начальные тепловые условия состоят в задании температуры Т при t =Q. Граничные условия на поверхности тела при конвективном теплообмене с внешней средой имеют вид [c.257]

Следует отметить, что решение замкнутой системы как магнитоупругости, так и магнитотермоупругости связано с большими математическими трудностями. Поэтому часто прибегают к упрощениям, решая отдельно задачи электродинамики, тепловую и механическую, причем поочередно учитывают влияние различных полей в уравнении теплопроводности учитывают джоулев нагрев, а уравнения движения чаще рассматривают в статическом и квазистатическом приблилсении. [c.257]

Кроме пьезоэлектрического в контактных преобразователях может быть использован магнитострикционный эффект, заключающийся в изменении линейных размеров ферромагнитных материалов под действием внешнего магнитного поля. Обратный эффект называют магнитоупругостью. Если на тело действует постоянное [c.60]

Для измерения напряжений в упругой зоне при испытаниях стальных образцов и деталей используется магнитоупругий эффект. Имеется оиределенная связь между упругими напряжениями, направлением, величиной и знаком магнитострикции. У материалов с положительной магнитострпкцией растягивающие напряжения, а у материалов с отрицательной—сжимающие напряжения вызывают рост намагниченности [Л. 5, 35]. Железо имеет положительную магнито-стрикцию в слабых полях и отрицательную в сильных. Если знак деформации не совпадает со знаком магнитострикции, то петля гистерезиса расширяется из-за увеличения коэрцитивной силы и уменьшения остаточной магнитной индукции. [c.129]

В данной работе на одних и тех же образцах последовательно проведены исследования влияния механических напряжений растяжения—сжатия на магнитную индукцию, проип-цаемость, магнитострикцию малоуглеродистой стали в различных полях, исследования сигнала, возбуждаемого в проходной катушке с образцом, находящимся в постоянном магнитном поле под действием циклических нагрузок в зависимости от величины поля и нагрузок, показана связь возбух<-даемого сигнала с магнитоупругим эффектом и магнитострик-цией, определен диапазон полей, где чувствительность стали к напряжениям максимальна, предлагается метод измерения амплитуды циклических напряжений, а также метод определения напряжения, связанного с величиной внутренних напряжений. [c.124]

В работе проведены исследования изменения эффективного значения выходного сигнала от напряженности постоянного магнитного поля и амплитуды циклических напряжений при симметричном цикле растяжение — сжатие. Результаты, полученные на низкоуглеродистой стали Э12, представлены на рис. 3. Кривая 1 (случай очень малой амплитуды циклических напряжений) представляет собой, согласно (12), как легко можно убедиться из рис. 2, кривую изменения дВ1до от поля при Остах = 0, т. е. тангенс угла наклона касательной к кривым, представленным на рис. 2 в точке о = 0. Сравнение кривой 1 на рис. 3 с кривой магнитострикции также показывает, что они связаны термодинамическим соотношением (1). Имеющиеся два максимума на кривой 1 (рис. 3) расположены там, где производная от магнитострикции по полю имеет максимальное абсолютное значение. При электромагнитоакустическом методе возбуждения и приема ультразвука, как известно, кроме механизма пондермоторного взаимодействия в ферромагнетиках существенный вклад вносят магнитострикция (при возбуждении) и магнитоупругий эффект (при приеме ультразвука). Амплитуда ультразвукового сигнала, обусловленная вкладом только последних двух явлений, должна изменяться с полем, согласно (1) и (12), так же, как и кривые на рис. 3, т. е. иметь два максимума. [c.130]

Таким образом, сигнал, возбуждаемый в измерительной обмотке с образцом при его циклическом растяжении—сжатии в постоянном магнитном поле, вызван прежде всего магнитоупругим эффектом и пропорционален dBjda (12). Из-за сложной зависимости dBjda от 0(t) выходной сигнал имеет широкий спектр гармоник. Максимальную амплитуду из них имеет вторая. Выходной сигнал при заданной амплитуде циклических нагрузок в зависимости от поля имеет два максимума, что соответствует ходу производной по полю от магнито-стрикции. В области второго максимума наблюдается линейная зависимость сигнала от амплитуды циклических нагрузок, что может быть положено в основу метода их бесконтактного измерения. Предлагается наиболее точный и простой метод определения напряжений От, при которых имеет максимум и которые связывают с величиной внутренних напряжений в материале. [c.132]

Этим методом нами были проведены исследования проявления анизотропного магнитоупругого эффекта на тонкостенных трубках никеля, армко-железа, сталей ст. 0,8 кп, 40ХН и др. Измерения осуществлялись с помощью установки, позволяющей создавать любое наперед заданное плосконапряженное состояние суперпозицией напряжений растяжения, сжатия и кручения. Для исследования выбраны материалы, значительно различающиеся по величине и знаку магнито-стрикции, а также константе анизотропии. [c.205]

Полученные экспериментальные результаты показали, что имеется существенное различие в проявлении прямого и анизотропного магнитоупругого эффекта. Примером могут служить представленные на рис. 1 петли магнитного гистерезиса Bii—Н и —Я при приложении к никелевой трубке напряжений закручивания, где В и соответственно продольная и перпендикулярная составляющие индукции. Петли получены осциллографированием в продольном переменном поле частотой 50 гц при величине касательных напряжений т = 4,5 кгс1км . [c.205]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...