OCENA NAPRĘŻEŃ W KONSTRUKCJACH STALOWYCH ZA POMOCĄ METOD ELEKTROMAGNETYCZNYCH WYKORZYSTUJĄCYCH CZUJNIKI MIKROPASKOWE I UMOŻLIWIAJĄCE MONITOROWANIE PROCESU MAGNETYZACJI AC
Przemyslaw Lopato
plopato@zut.edu.plWest Pomeranian University of Technology Szczecin (Polska)
Grzegorz Psuj
West Pomeranian University of Technology Szczecin (Polska)
Michał Herbko
West Pomeranian University of Technology Szczecin (Polska)
Michał Maciusowicz
West Pomeranian University of Technology Szczecin (Polska)
Abstrakt
W artykule zostały przedstawione wyniki jakie uzyskano za pomocą metod elektromagnetycznych, zarówno niskoczęstotliwościowych, jak i wysokoczęstotliwościowych do oceny zmian stanu naprężeń oraz deformacji plastycznych w elementach stalowych. W zakresie niskich częstotliwości do oceny stopnia naprężenia oraz zmian plastycznych wykorzystano metodę obserwacji szumu Barkhausena oraz magnetycznej pętli histerezy. Metody te umożliwiają monitowanie parametrów związanych z procesem magnesowania stali polem zmiennym. Dodatkowo w pracy przedstawiono możliwość wykorzystania metody wysokoczęstotliwościowej do oszacowania odkształcenia (w tym przypadku wydłużenia) spowodowanego naprężeniem. W tym celu zaprojektowano i wykonano przetwornik mikropaskowy. W badaniu mierzono odpowiedź częstotliwościową (współczynnik odbicia S11). Silna zależność częstotliwości rezonansowej przetwornika mikropaskowego od wymiarów promiennika została wykorzystana do określenia deformacji próbki.
Słowa kluczowe:
badania nieniszczące, pomiar naprężeń, czujnik, obserwacja procesu magnetyzacji polem AC szum Barkhausena, antena mikropaskowaBibliografia
Balanis C.A.: Antenna theory analysis and design, 3rd ed, US: John Wiley & Sons Ltd., 2005.
Google Scholar
Benchirouf A., Zichner R., Muller C., Kanoun O.: Electromagnetic Simulation of Flexible Strain Sensor based Microstrip Patch Antenna, Interantional Journal of Microwave and Optical Technology IJMOT, 10(6-I)/2015, 397–401.
Google Scholar
Daliri A., Galehdar A., John S., Rowe W. S. T., Ghorbani K.: Slotted Circular Microstrip Patch Antenna Application in Strain Based Structural Health Monitoring, AIAC14 Fourteenth Australian International Aerospace Congress, 2011.
Google Scholar
Gaunkar N.: Magnetic hysteresis and Barkhausen noise emission analysis of magnetic materials and composites, Graduate Theses and Dissertations. Iowa State University, 2014.
Google Scholar
Jiles D.: Microstructure and stress dependence of the magnetic properties of steels, Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation, 9/1990, 1821–1827.
Google Scholar
Liu T., Kikuchi H., Ara K., Kamad Y., Takahas S.: Magnetomechanical effect of low carbon steel studied by two kinds of magnetic minor hysteresis loops, NDT&E International 39/2006, 408–413.
Google Scholar
Miesowicz K., Staszewski W. J., Korbiel T.: Analysis of Barkhausen noise using wavelet-based fractal signal processing for fatigue crack detection, International Journal of Fatigue, 83(2)/2016, 109–116.
Google Scholar
Prabhu Gaunkar N.G., Nlebedim I.C., GaunkarPrabhu V.G., Jiles D.C.: Examining the Correlation Between Microstructure and Barkhausen Noise Activity for Ferromagnetic Materials. IEEE Transactions on Magnetics, 51(11)/2015.
Google Scholar
Psuj G.: Fusion of Multiple Parameters of Magnetic Testing Results for Damage Assessment of Loaded Steel Structures, Studies in Applied Electromagnetics and Mechanics, Vol 40: Electromagnetic Nondestructive Evaluation (XVI), 2015, 192–199.
Google Scholar
Sorsa A., Leiviskä K., Santa-aho S., Lepistö T.: Quantitative prediction of residual stress and hardness in case-hardened steel based on the Barkhausen noise measurement, NDT & E International, 46/2012, 100–106.
Google Scholar
Stupakov O., Pal’a J., Tomáš I., Bydžovský J., Novák V.: Investigation of magnetic response to plastic deformation of low-carbon steel, Materials Science and Engineering A 462/2007, 351–354.
Google Scholar
Tata U., Huang H., Carter R.L., Chiao J.C.: Exploiting a patch antenna for strain measurements, IOP Publishing, Measurement Science and Technology, 20(1)/2009.
Google Scholar
Wang W., Ge H., Liu T., Liu M.: Study of Patch Antennas for Strain Mesurement, Electromagnetic Nondestructive Evalution (XVIII), 2015.
Google Scholar
Yi X., Cho C., Fang C., Cooper J., Lakafosis V., Vyas R., Wang Y., Leon R.T., Tentzeris M.M.: Wireless Strain and Crack Sensing Using a Folded Patch Antenna. 6th European Conference on Antennas and Propagations (EUCAP), 1678–1681, 2012.
Google Scholar
Autorzy
Przemyslaw Lopatoplopato@zut.edu.pl
West Pomeranian University of Technology Szczecin Polska
Autorzy
Grzegorz PsujWest Pomeranian University of Technology Szczecin Polska
Autorzy
Michał HerbkoWest Pomeranian University of Technology Szczecin Polska
Autorzy
Michał MaciusowiczWest Pomeranian University of Technology Szczecin Polska
Statystyki
Abstract views: 187PDF downloads: 65
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.