МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА ПЛАСТИНЫ ИЗ МАЛОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ ПРИ УПРУГОМ ИЗГИБЕ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Экспериментально получены полевые зависимости сигнала измерительной катушки, пропорциональные обратимой магнитной проницаемости, на упруго деформированной изгибом пластине из малоуглеродистой стали 20 при перемагничивании ее по предельной петле магнитного гистерезиса П-образным приставным электромагнитом (ПЭМ). Дополнительно с намагничиванием локальный участок пластины подмагничивался переменным магнитным полем с помощью плоской катушки, размещенной между полюсами ПЭМ. На общем каркасе с подмагничивающей располагалась измерительная катушка, которая соприкасалась с поверхностью пластины. Измерения магнитных свойств проведены с двух сторон пластины в центральной ее части. Установлено, что кривые, измеренные при установке ПЭМ сверху и снизу деформированной пластины, кардинально различаются. На кривых, измеренных сверху пластины, когда на поверхности пластины возникают максимальные напряжения сжатия, наблюдается один центральный максимум в районе коэрцитивной силы и два дополнительных перегиба (максимума) с двух сторон от него. На кривых, измеренных со стороны растяжения пластины, дополнительные перегибы наблюдались только при низких частотах подмагничивающего поля, когда в сигнал измерительной катушки добавлялась информация о сжатых слоях пластины. Поля, в которых наблюдаются перегибы, зависят как от приложенной нагрузки (величины напряжений), так и от частоты подмагничивающего поля, создаваемого катушкой первичного преобразователя. Зависимость среднего поля максимумов от приложенной к пластине нагрузки близка к линейной

Об авторах

Алексей Николаевич Сташков

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: stashkov@imp.uran.ru
Россия, 620108 Екатеринбург, Софьи Ковалевской, 18

Антон Михайлович Матосян

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: matosian01@gmail.com
Россия, 620108 Екатеринбург, Софьи Ковалевской, 18

Александр Петрович Ничипурук

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: nichip@imp.uran.ru
Россия, 620108 Екатеринбург, Софьи Ковалевской, 18

Никита Витальевич Гордеев

Институт физики металлов имени М.Н. Михеева УрО РАН

Email: gordeevn.v@yandex.ru
Россия, 620108 Екатеринбург, Софьи Ковалевской, 18

Список литературы

  1. Hellier C. Handbook of non-destructive evaluation. New York: McGraw-Hill, 2003. 594 p.
  2. Doig P., Flewitt P. E. J. Non-destructive stress measurement using X-ray diffraction methods // NDT International. 1978. V. 11. No. 3. P. 127—131.
  3. Murayam R., Misumi K. Development of a non-contact stress measurement system during tensile testing using the electromagnetic acoustic transducer for a Lamb wave // NDT & E International. 2006. V. 39. No. 4. P. 299—303.
  4. Crecraft D. I. The measurement of applied and residual stresses in metals using ultrasonic waves // Journal of Sound and Vibration. 1967. V. 5. No. 1. P. 173—192.
  5. Haugwitz C., Schardt A., Hahn-Jose T., Dörsam J.H., Wismath S., Soennecken S., Holzmann H., Atzrodt H., Lange J., Steckel J., Kupnik M. Non-contact ultrasonic stress measurement using lamb waves // NDT & E International. 2025. V.155. P. 103419
  6. Fagan P., Ducharne B., Daniel L., Skarlatos A., Domenjoud M., Reboud C. Effect of stress on the magnetic Barkhausen noise energy cycles: A route for stress evaluation in ferromagnetic materials // Materials Science and Engineering: B. 2022. V. 278. P. 115650.
  7. Su F. Methodology for the stress measurement of ferromagnetic materials by using magneto acoustic emission // Experimental Mechanics. 2014. V. 54. No. 8. P. 1431—1439.
  8. Gauthier J., Krause T.W., Atherton D.L. Measurement of residual stress in steel using the magnetic Barkhausen noise technique // NDT & E International. 1998. V. 31. No. 1. P. 23—31.
  9. Stewart D.M., Stevens K.J., Kaiser A.B. Magnetic Barkhausen noise analysis of stress in steel // Current Applied Physics. 2004. V. 4. No. 2—4. P. 308—311.
  10. Krause T.W., Clapham L., Atherton D.L. Characterization of the magnetic easy axis in pipeline steel using magnetic Barkhausen noise // Journal of applied physics. 1994. V. 75. No. 12. P. 7983—7988.
  11. Ducharne B., Gupta B., Hebrard Y., Coudert J.B. Phenomenological model of Barkhausen noise under mechanical and magnetic excitations // IEEE Transactions on Magnetics. 2018. V. 54. No. 11. P. 1—6.
  12. Vengrinovich V., Vintov D., Prudnikov A., Podugolnikov P., Ryabtsev V. Magnetic Barkhausen effect in steel under biaxial strain/stress: influence on stress measurement // Journal of Nondestructive Evaluation. 2019. V. 38. No. 2. P. 52.
  13. Wu J., Liu C., Li E., Zhu J., Ding S., Wang Y. Motion-induced magnetic Barkhausen noise for evaluating applied stress in pipelines // Journal of Nondestructive Evaluation. 2020. V. 39. No. 4. P. 83.
  14. Deng D.G., Wu X.J. Feasibility study of determining axial stress in ferromagnetic bars using reciprocal amplitude of initial differential susceptibility obtained from static magnetization by permanent magnets // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2018. V. 449. P. 243—256.
  15. Chen Z.J., Jiles D.C., Kameda J. Estimation of fatigue exposure from magnetic coercivity // Journal of Applied Physics. 1994. V. 75. No. 10. P. 6975—6977.
  16. Daniel L. An analytical model for the effect of multiaxial stress on the magnetic susceptibility of ferromagnetic materials // IEEE Transactions on Magnetics. 2013. V. 49. No. 5. P. 2037—2040.
  17. Altpeter I., Dobmann G., Kröning M., Rabung M., Szielasko S. Micro-magnetic evaluation of micro residual stresses of the IInd and IIIrd order // NDT & E International. 2009. V. 42. No. 4. P. 283—290.
  18. Stefanita C.G., Atherton D.L., Clapham L. Plastic versus elastic deformation effects on magnetic Barkhausen noise in steel // Acta materialia. 2000. V. 48. No. 13. P. 3545—3551.
  19. Горкунов Э.С., Мушников А.Н. Магнитные методы оценки упругих напряжений в ферромагнитных сталях (обзор) // Контроль. Диагностика. 2020. Т. 23. № 12. С. 270.
  20. Кулак С.М., Новиков В.Ф. Контроль механических напряжений стальных конструкций и сооружений, испытывающих многоосные деформации // Контроль. Диагностика. 2016. № 5. С. 55—60.
  21. Bozorth R.M. Ferromagnetism. Wiley-IEEE Press, 1993. 992 p.
  22. Вонсовский C.B., Шур Я.С. Ферромагнетизм. Москва: ОГИЗ, 1948. 816 с.
  23. Brown W.F. Influence of field and stress on magnetization changes // Phys. Rev. 1949. V. 75. P. 147—158.
  24. Bulte D.P., Langman R.A. Origins of the magnetomechanical effect // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2002. V. 251. No. 2. P. 229—243.
  25. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практические применения. Москва: Мир, 1987. 420 с.
  26. Jiles D. C. Theory of the magnetomechanical effect // Journal of physics D: applied physics. 1995. V. 28. No. 8. P. 1537.
  27. Atherton D.L., Jiles D.C. Effects of Stress on the Magnetization of Steel // IEEE Transactions on magnetics. 1983. V. 19. No. 5. P. 2021—2023.
  28. Кулеев В.Г., Царькова Т.П. Особенности зависимости коэрцитивной силы сталей от упругих растягивающих напряжений после пластических деформаций и термообработки // Физика металлов и металловедение. 2007. Т. 104. № 5. С. 479—486.
  29. Кулеев В.Г., Царькова Т.П., Казанцева Ж.В. Влияние пластических деформаций на зависимости остаточной намагниченности сталей от упругих растягивающих напряжений // Физика металлов и металловедение. 2009. Т. 107. № 5. С. 468—471.
  30. Сташков А. Н., Ничипурук А. П., Щапова Е. А. Мобильный магнитометрический комплекс для контроля остаточных механических напряжений в стальных конструкциях // Научное приборостроение. 2019. Т. 29. № 1. С. 47—54.
  31. Stashkov A.N., Schapova E.A., Nichipuruk A.P., Korolev A.V. Magnetic incremental permeability as indicator of compression stress in low-carbon steel // NDT & E International. 2021. V. 118. P. 102398—102402.
  32. Wang N., Li P., Li T., Wang Y., He C., Liu X. Quantitative characterization of tensile stress in electroplated nickel coatings with a magnetic incremental permeability sensor // Sensors and Actuators A: Physical. 2024. V. 368. P. 115082.
  33. Makar J.M., Atherton D.L. Effect of Uniaxial Stress on the Reversible and Irreversible Permeabilities of 2 % Mn Pipeline Steel // IEEE Transactions on magnetics. 1994. V. 30. No. 4. P. 1380—1387.
  34. Новиков В.Ф., Захаров В.А., Ульянов А.И., Сорокина С.В., Кудряшов М.Е. Влияние двухосной упругой деформации на коэрцитивную силу и локальную остаточную намагниченность конструкционных сталей // Дефектоскопия. 2010. № 7. С. 59—68.
  35. Костин В.Н., Кадров А.В., Кусков А.Е. Оценка упругих и пластических деформаций феррито-перлитных сталей по магнитным свойствам вещества // Дефектоскопия. 2005. № 10. С. 13—22.
  36. Агиней Р.В., Леонов И.С. Исследование изменения коэрцитивной силы и параметров твердости стенок трубы при деформировании изгибом // Трубопроводный транспорт: теория и практика. 2012. № 3. С. 39—42.
  37. Малахов И.С., Соколов Р.А., Муратов К.Р. Исследование влияния двухосного механического нагружения на магнитные характеристики и гармонический спектр пружинной стали 65Г // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2025. Т. 91. № 5. С. 31—37.
  38. Мушников А.Н., Поволоцкая А.М., Задворкин С.М., Крючева К.Д. Влияние двухосного симметричного растяжения на магнитные свойства составного образца из двух стальных пластин с различными механическими и магнитными свойствами // Дефектоскопия. 2024. № 9. C. 25—39.
  39. Мызнов К.Е., Ксенофонтов Д.Г., Афанасьев С.В., Василенко О.Н., Костин В.Н., Бондина А.Н., Топорищев А.С., Кукушкин С.С., Саломатин А.С. Определение магнитных свойств трубных сталей в процессе испытания на изгиб // Дефектоскопия. 2025. № 6. C. 70—74.
  40. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов. Москва: Металлургия, 1979. 496 с.
  41. Михеев М.Н. Топография магнитной индукции в изделиях при локальном намагничивании их приставными электромагнитами // Известие АН СССР, ОТН. 1943. № 3—4. С. 68—77.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».