- Код статьи
- S3034498025120031-1
- DOI
- 10.7868/S3034498025120031
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 12
- Страницы
- 25-34
- 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 пристаньям 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.
- Ключевые слова
- малоуглеродистая сталь трехточечный изгиб упругая деформация намагничивающее устройство приставного типа индукционный преобразователь магнитные свойства обратимая магнитная проницаемость
- Дата публикации
- 01.12.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 30
Библиография
- 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. Gorkunov E.S., Mushnikov A.N. Magnitnye metody otsenki uprugikh napryazheniy v ferromagnitnykh stalyakh (obzor) // Kontrol’. Diagnostika. 2020. V. 23. No. 12. P. 270.
- 21. Кулак С.М., Новиков В.Ф. Контроль механических напряжений стальных конструкций и сооружений, испытывающих многоосные деформации // Контроль. Диагностика. 2016. № 5. С. 55—60.
- 22. Kulak S.M., Novikov V.F. Kontrol’ mekhanicheskikh napryazheniy stal’nykh konstruktsiy i sooruzheniy, ispytayushchikh mnogosnye deformatsii // Kontrol’. Diagnostika. 2016. No. 5. P. 55—60.
- 23. Bozorth R.M. Ferromagnetism. Wiley-IEEE Press, 1993. 992 p.
- 24. Вонсовский C.B., Шур Я.С. Ферромагнетизм. Москва: ОГИЗ, 1948. 816 с.
- 25. Vonsovskiy S.V., Shur Ya. S. Ferromagnetizm. Moskva: OGIZ, 1948. 816 p.
- 26. Brown W.F. Influence of field and stress on magnetization changes // Phys. Rev. 1949. V. 75. P. 147—158.
- 27. 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.
- 28. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практические применения. Москва: Мир, 1987. 420 с.
- 29. Tikadzumi S. Fizika ferromagnetizma. Magnitnye kharakteristiki i prakticheskie primeneniya. Moskva: Mir, 1987. 420 p.
- 30. Jiles D. C. Theory of the magnetomechanical effect // Journal of physics D: applied physics. 1995. V. 28. No. 8. P. 1537.
- 31. 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.
- 32. 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.
- 33. Kuleev V.G., Tsar’kova T.P. Osobennosti zavisimosti koertsitivnoy sily staley ot uprugikh rastyagivayushchikh napryazheniy posle plasticheskikh deformatsiy i termoobrabotki // Fizika metallov i metallovedenie. 2007. V. 104. No. 5. P. 479—486.
- 34. 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.
- 35. Kuleev V.G., Tsar’kova T.P., Kazantseva Zh.V. Vliyanie plasticheskikh deformatsiy na zavisimosti ostatochnoy namagnichennosti staley ot uprugikh rastyagivayushchikh napryazheniy // Fizika metallov i metallovedenie. 2009. V. 107. No. 5. P. 468—471.
- 36. 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.
- 37. Stashkov A. N., Nichipuruk A. P., Shchapova E. A. Mobil’nyy magnetometricheskiy kompleks dlya kontrolya ostatochnykh mekhanicheskikh napryazheniy v stal’nykh konstruktsiyakh // Nauchnoe priborostroenie. 2019. V. 29. No. 1. P. 47—54.
- 38. 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.
- 39. 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.
- 40. 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.
- 41. 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.
- 42. Novikov V.F., Zakharov V.A., Ul’yanov A.I., Sorokina S.V., Kudryashov M.E. Vliyanie dvukhosnoy uprugoy deformatsii na koertsitivnuyu silu i lokal’nuyu ostatochnuyu namagnichennost’ konstruktsionnykh staley // Defectoskopiya. 2010. No. 7. P. 59—68.
- 43. 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.
- 44. Kostin V.N., Kadrov A.V., Kuskov A.E. Otsenka uprugikh i plasticheskikh deformatsiy ferrito-perlitnykh staley po magnitnym svoystvam veshchestva // Defectoskopiya. 2005. No. 10. P. 13—22.
- 45. 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.
- 46. Agiley R.V., Leonov I.S. Issledovanie izmeneniya koertsitivnoy sily i parametrov tverdosti stenki truby pri deformirovanii izgibom // Truboprovodnyy transport: teoriya i praktika. 2012. No. 3. P. 39—42.
- 47. 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.
- 48. Malakhov I.S., Sokolov R.A., Muratov K.R. Issledovanie vliyaniya dvukhosnogo mekhanicheskogo nagruzheniya na magnitnye kharakteristiki i garmonicheskiy spektr pruzhinnoy stali 65G // Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov. 2025. V. 91. No. 5. P. 31—37.
- 49. 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.
- 50. Mushnikov A.N., Povolotskaya A.M., Zadvorkin S.M., Kryucheva K.D. Vliyanie dvukhosnogo simmetrichnogo rastyazheniya na magnitnye svoystva sostavnogo obraztsa iz dvukh stal’nykh plastin s razlichnymi mekhanicheskimi i magnitnymi svoystvami // Defectoskopiya. 2024. No 9. P. 25—39.
- 51. Мызнов К.Е., Ксенофонтов Д.Г., Афанасьев С.В., Василенко О.Н., Костин В.Н., Бондина А.Н.,
- 52. 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.
- 53. Myznov K.E., Ksenofontov D.G., Afanas’ev S.V., Vasilenko O.N., Kostin V.N., Bondina A.N., Toporishchev A.S., Kukushkin S.S., Salomatin A.S. Opredelenie magnitnykh svoystv trubnykh staley v protsesse ispytaniya na izgib // Defectoskopiya. 2025. No 6. P. 70—74.
- 54. Бернштейн М.Л., Займовский В.А. Механические свойства металлов. Москва: Металлургия, 1979. 496 с.
- 55. Bernshteyn M.L., Zaymovskiy V.A. Mekhanicheskie svoystva metallov. Moskva: Metallurgiya, 1979. 496 p.
- 56. Михеев М.Н. Топография магнитной индукции в изделиях при локальном намагничивании их приставными электромагнитами // Известие АН СССР, ОТН. 1943. № 3—4. С. 68—77.
- 57. Mikheev M.N. Topografiya magnitnoy induktsii v izdeliyakh pri lokal’nom namagnichivanii ikh pristavnymi elektromagnitami // Izvestie AN SSSR, OTN. 1943. No 3—4. P. 68—77.
