Метод, основанный на возникновении магнитной анизотропии под действием приложенных напряжений. Из числа приборов, работающих по данному принципу, следует отметить прибор конструкции Н. Н. Максимова, схема преобразователя которого (три сердечника с пятью катушками) показана на рис.10.4.
В центре сердечника расположена питающая катушка /, а по диагоналям его - две пары измерительных катушек (2 и 3). Магнитный поток из средней катушки, попадая в исследуемый материал, рассредоточивается в основном по четырем направлениям. При одинаковой магнитной проницаемости потоки будут равны, а при наличии же магнитной анизотропии - различны, что и измеряется прибором.
Рис.10.4. Схема чувствительного элемента прибора Н. Н. Максимова для определения остаточных напряжений:
1 - питающая катушка;
2 и 3 - измерительные катушки;
4 - исследуемый элемент.
Пунктиром со стрелками показано направление магнитных потоков в исследуемом элементе.
Измерительная схема построена таким образом, что электродвижущая сила катушек может определяться как в каждой диагонали в отдельности, так и по их разности и сумме. При измерениях «на разность», поворачивая сердечник в плане, по экстремумам отсчетов выявляется направление главных напряжений в металле. По повторным измерениям при одинаковом положении сердечника можно судить о постоянстве напряженного состояния в данной точке или об его изменении. При измерениях «по сумме» можно судить о величине главных напряжений.
Необходимо иметь в виду следующее:
• магнитный поток, проходя в поверхностном слое металла характеризует напряженное состояние лишь у поверхности элемента;
• на результаты измерений оказывает значительное влияние начальная магнитная анизотропия металла;
• при последовательных нагрузках и разгрузках появляются петли магнитного гистерезиса, не связанные с механическими напряжениями.
Другим перспективным направлением оценки напряженного состояния металла по его магнитным характеристикам является метод «магнитных меток». Сущность его заключается в наведении внешним магнитным полем остаточной намагниченности в отдельных локализованных зонах исследуемого металла. При изменении напряженного состояния последнего меняется и намагниченность этих "меток", являющихся таким образом своеобразными индикаторами механических напряжений.
Наведение и индикация намагниченности меток производятся с помощью специальных переносных приборов.
Рассматриваемый метод предложен для контроля натяжения арматуры в железобетонных конструкциях. Как наведение, так и индикация состояния гранитных меток, могут осуществляться на оголенной арматуре до ее бетонирования и в уже забетонированных деталях и конструкциях - через защитный слой бетона.
Необходимо подчеркнуть следующее:
• данным методом выявляется лишь изменение напряженного состояния по сравнению с имевшим место при нанесении меток;
• переход от измерения остаточной намагниченности меток к механическому напряжению в арматуре может быть произведен лишь при наличии экспериментально установленной зависимости для данной арматуры, поскольку для разных меток металла эта зависимость не является стабильной;
• чередование нагрузок и разгрузок сопровождается появлением
петель магнитного гистерезиса. Для исключения их влияния требуется повторное нанесение меток перед переменой знака изменения напряжений.
Возможны и другие методы оценки напряженного состояния металла, например, по изменению электрического сопротивления (проводимости) и
токовихревой, успешно разрабатываемые в настоящее время.
Приборы рассматриваемого типа надежны и удобны в применении.