The article presents the possibility of using the magnetoelastic effects to monitor mechanical strain in trusses. Test stand enabling loading of the special truss structure was designed, which allowed for installation of sample members. Study was carried out on two different configurations of the truss. The first configuration consists of three separate sample members. The magnetoelastic characteristics were measured for each member separately. The second configuration consists of three measuring members combined in a single magnetic circuit. Measurements of the hysteresis loops of the sample members was carried out under varying mechanical load, which allowed to obtain magnetoelastic characteristics. The obtained results confirmed the possibility of using the magnetoelastic effects to monitor stresses in the truss structures.
PL
W artykule przedstawiono możliwości wykorzystania efektu magnetosprężystego do monitorowania naprężeń mechanicznych w kratownicach. Zostało wykorzystane stanowisko badawcze umożliwiające obciążanie specjalnej konstrukcji kratownicowej, pozwalającej na montaż prętów pomiarowych. Badania przeprowadzono na dwóch różnych konfiguracjach kratownicy. W pierwszej konfiguracja są umieszczone trzy oddzielne pręty pomiarowe. Charakterystyki magnetosprężyste zostały zmierzone dla każdego pręta pomiarowego osobno. Druga konfiguracja zawiera trzy pręty pomiarowe połączone w jeden obwód magnetyczny. Pomiary pętli histerezy prętów pomiarowych przeprowadzono dla różnych obciążeń mechanicznym, co pozwoliło na uzyskanie charakterystyk magnetosprężystych. Uzyskane wyniki potwierdzają możliwość wykorzystania efektu magnetosprężystego do monitorowania naprężeń w konstrukcjach kratownicowych.
This paper presents the results of investigation on the tensile stresses dependence of magnetic characteristics of the L17HMF steel casting. To ensure uniform stress distribution in the sample for this investigation and the closed magnetic circuit, the frame-shaped samples were used. This is very important because it provides results independent of the shape and dimensions of the sample. On the columns of the sample both sensing and magnetizing windings were made. It is highly recommended to wound magnetizing and sensing windings on both columns. Due to the specialized force reversing system, compressive force generates the uniform tensile stresses in the sample. Magnetic characteristics are measured under these stresses by digitally controlled hysteresis graph. On the base of results of measurements the magnetoelastic characteristics of L17HMF steel casting were determined. Determined this characteristic is necessary to developed nondestructive testing method for monitoring of industrial and energetic constructions with elements made by L17HMF steel casting.
W przedstawionym artykułu zaprezentowano badania wpływu naprężeń rozciągających oraz temperatury na rdzenie wykonane ze stali konstrukcyjnej 13CrMo4-5. Do badań użyto trzech rdzeni okiennych o zamkniętej drodze magnetycznej wcześniej poddanych procesowi step-cooling test. Proces ten jest obróbką cieplną wpływającą na obrabiany materiał w sposób imitujący oddziaływanie upływającego czasu i warunków środowiska pracy (temperatury i naprężeń). W artykule została opisana metody badawcza ze specjalnie skonstruowanym stanowiskiem pomiarowym. Zaprezentowano również wynik badań, na podstawie których stwierdzono, że temperatura nie wpływa znaczą na charakterystyki magnetyczne. Z kolei naprężenia rozciągające wpływają znacząco na te charakterystyki, co potwierdziło możliwość zastosowania pomiarów bazujących na efekcie magnetosprężystości w badaniach nieniszczących stali konstrukcyjnych w przemyśle.
EN
In the paper investigation of tensile stresses and temperature influence on cores made of 13CrMo4-5 constructional steel is presented. In the investigation three frame shaped and step-cooling treated samples with closed magnetic path were used. The step-cooling process is a type of heat treatment simulating effects of passing time and environmental conditions (temperature and stress) on the sample. The article describes the method of testing with a specially designed test station. The results of the investigation are also presented. It was found that temperature does not significantly affect the magnetic characteristics. On the other hand tensile stresses result in significant change of the measurement results. That confirms the possibility of using measurements based on the magnetoelastic effect in industrial NDT of constructional steels.
Paper presents new possibilities of Jiles-Atherton model of magnetic hysteresis parameters determination. The main problem connected with this model is the fact that its parameters have to be determined during the optimization process. However, due to the local minima on the target function, the gradient optimization methods are not effective, whereas evolutionary strategies, such as (μ+λ) strategy, are very time consuming. Results of calculation presented in the paper indicate that differential strategies create possibility of reliable and fast determination of Jiles-Atherton model parameters. Paper also presents guidelines for practical determination of model’s parameters, which is very important from practical point of view.
This paper concerns the possibility of use the Jiles-Atherton extended model to describe the magnetic characteristics of construction steel St3 under mechanical stress. Results of the modelling utilizing extended Jiles-Atherton model are consistent with results of experimental measurements for magnetic hysteresis loops B(H). Material stress state determination by using non-destructive, magnetic properties based on testing techniques is an especially important problem.
PL
Jilesa-Athertona do opisu wpływu naprężeń na charakterystyki magnetyczne stali konstrukcyjnej. Oryginalny model zakłada, że parametry modelu są stałe w całym zakresie pól magnesujących H. Zastosowane rozszerzenie pozwala modelować pętle histerezy dla różnych wartości pól magnetycznych. Jest to możliwe dzięki powiązaniu wartości parametru k mówiącym o średniej energii koniecznej do pokonania zaczepu ścian domenowych z magnetyzacją (zależność 12). Do badań eksperymentalnych wykorzystano próbkę ramkową ze stali St3. Na rysunku 1 przedstawiono układ użyty do wytworzenia pola magnetycznego i pomiaru indukcji magnetycznej. Badaną próbkę poddana naprężenią rozciągającym poniżej granicy sprężystości przy pomocy maszyny wytrzymałościowej (rys. 2). Otrzymane wyniki eksperymentalne potwierdziły, że pętle histerezy znacząco się zmieniają pod wpływem naprężeń. Następnie wpływ naprężeń na pętle histerezy został zamodelowany przy użyciu rozszerzonego modelu Jilesa-Athertona na podstawie wyników z badań eksperymentalnych. Parametry modelu wyznaczono przy pomocy optymalizacji wieloparametrycznej, w której funkcja celu dana jest zależnością 13. Do minimalizacji zastosowano strategię ewolucyjną (μ + λ) połączoną z symulowanym wyżarzaniem. Następnie 20 najlepszych zestawów paramentów modelu Jilesa-Athertona zostało poddanych optymalizacji gradientowej. Wyniki modelowania z wykorzystaniem rozszerzonego modelu Jiles-Atherton są zgodne z wynikami pomiarów doświadczalnych dla pętli histerezy magnetycznej B (H) (rys. 3, 4, 5). Zgodność wyników została potwierdzona za pomocą współczynnika determinacji R2, który przekroczył wartość 99% dla każdej pętli histerezy.
Paper presents methodology of generation of the uniform, compressive or tensile stresses in ring-shaped amorphous alloys core. In this study we use the set of special nonmagnetic, cylindrical backings. These backings enabled the core to be wound as well as create the possibility of generation of uniform compressive and tensile stresses. Using presented methodology the magnetoelastic characteristics were experimentally determined for Fe40Ni38Mo4B18 Metglas 2826 MB amorphous alloy. Knowledge about these properties is important for users of inductive components with amorphous alloys cores due to the fact, that changes of fl ux density due to magnetoelastic effect exceed 40%.
PL
W artykule przedstawiono metodykę zadawania jednorodnych naprężeń ściskających i rozciągających do rdzenia pierścieniowego wykonanego ze amorfi cznego stopu magnetycznie miękkiego. Do badań wykorzystano zestaw specjalnych, cylindrycznych nakładek wykonanych z materiału niemagnetycznego. Z wykorzystaniem tych nakładek powstała możliwość zarówno wykonania uzwojenia magnesującego i pomiarowego, jak również obciążenia rdzenia w zakresie naprężeń rozciągających i ściskających. Z wykorzystaniem przedstawionej metodyki zbadano charakterystyki magnetosprężyste stopu amorfi cznego o składzie Fe40Ni38Mo4B18 (Metglas 2826 MB). Wiedza w zakresie tych charakterystyk jest ważna z punktu widzenia dla użytkowników elementów indukcyjnych z rdzeniami ze stopów amorfi cznych. Należy podkreślić, że pod wpływem naprężeń mechanicznych, wartość maksymalnej indukcji magnetycznej B w rdzeniu może zmieniać się nawet o 40%. Unauthenticated
Paper presents both methods of the most advanced thermal annealing as well as available methods of testing the magnetoelastic properties of soft magnetic materials for technical applications. Selected features and conditions important for annealing of ring-shaped cores made of the magnetoelastic amorphous ribbons are described and an example of thermomagnetic processing is shown. Unified methodologies for testing of magnetoelastic properties of the frame-shaped and the ringshaped cores, for both compressive and tensile stresses are presented.
PL
W referacie przedstawiono zarówno nową metodę relaksacji termicznej w materiałach magnetycznie miękkich, jak i metody pomiaru charakterystyk magnetosprężystych w tych magnetykach. W referacie przedstawiono także wybrane wyniki pomiaru wpływu procesu relaksacji termicznej w obecności pola magnetycznego na charakterystyki magnesowania stopów amorficznych, jak również wyniki pomiaru charakterystyk magnetosprężystych. Należy podkreślić, że z wykorzystaniem przedstawionej w pracy metodyki możliwy jest pomiar charakterystyk magnetomechanicznych zarówno w zakresie naprężeń ściskających, jak i rozciągających.
W referacie omówiono możliwości wykorzystania stopów amorficznych o składzie Fe77Cr2B16Si5 do budowy sensorów sił rozciągających. W opracowanych sensorach uzyskano równomierny rozkład naprężeń rozciągających działających w kierunku osi magnesowanego rdzenia pierścieniowego. Przedstawione wyniki wykazały wysoką czułość magnetosprężystą stopu o składzie Fe77Cr2B16Si5, poddanego działaniu naprężeń rozciągających. Ponadto stwierdzono, że czułość magnetosprężysta rośnie w wyniku przeprowadzenia relaksacji termicznej - wyżarzania stopu amorficznego.
EN
Paper presents possibilities of utilizing Fe77Cr2B16Si5 amorphous alloy in development of magnetoelastic tensile stresses sensors. In presented sensors the uniform distribution of tensile stresses was achieved. These stress were perpendicular to the direction of magnetizing field in the ring-shaped core. Presented results indicated high magnetoelastic sensitivity of Fe77Cr2B-16Si5 amorphous alloy under tensile stresses. Moreover it was indicated, that magnetoelastic sensitivity increases due to thermal relaxation - annealing of amorphous core.
W referacie omówiono możliwości wykorzystania rozszerzonego modelu Jilesa-Athertona do opisu charakterystyk magnesowania stali konstrukcyjnej ST3, z uwzględnieniem pierwotnych krzywych magnesowania. Zgodność wyników modelowania z charakterystykami uzyskanymi eksperymentalnie potwierdza wysoka wartość współczynnika determinacji Pearsona R2. Przedstawione wyniki modelowania charakterystyk magnesowania stanowią podstawę do opisu wpływu procesów zmęczeniowych na charakterystyki magnesowania w stali konstrukcyjnej. Umożliwi to ocenę stanu zużycia zmęczeniowego elementów stalowych poprzez pomiar ich charakterystyk magnetycznych.
EN
Paper present the possibility of use Jiles-Atherton extended model to describe magnetic characteristics of construction steel ST3. It was considered not only hysteresis loop but also the initial magnetization curve. The obtained modelling results are in good agreement with the experimental characteristics. This agreement is confirmed by high value of the R2 determination coefficient. Presented modelling results of the magnetic characteristics could be used to describe and predict the influence of fatigue process on magnetic characteristics. This enables estimation of fatigue state of steel elements, on the base of its magnetic characteristics measurement.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Napędy elektryczne pochłaniają nawet trzy czwarte energii zużywanej w cyklu produkcyjnym. Dlatego producenci napędów przykładają coraz większą wagę do efektywności energetycznej oferowanych rozwiązań, czego przykładem są napędy regeneracyjne oraz przetwornice częstotliwości z funkcją odzyskiwania energii. W niniejszym artykule omówiona zostanie budowa takich falowników, przedstawione zostaną również niektóre układy napędów z odzyskiwaniem energii oraz tabele z parametrami wybranych przekształtników częstotliwości z możliwością zwrotu energii do sieci.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.