OCENA NAPRĘŻEŃ W KONSTRUKCJACH STALOWYCH ZA POMOCĄ METOD ELEKTROMAGNETYCZNYCH WYKORZYSTUJĄCYCH CZUJNIKI MIKROPASKOWE I UMOŻLIWIAJĄCE MONITOROWANIE PROCESU MAGNETYZACJI AC

Przemyslaw Lopato

plopato@zut.edu.pl
West 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 mikropaskowa

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


Opublikowane
2016-12-22

Cited By / Share

Lopato, P. ., Psuj, G., Herbko, M. ., & Maciusowicz , M. . (2016). OCENA NAPRĘŻEŃ W KONSTRUKCJACH STALOWYCH ZA POMOCĄ METOD ELEKTROMAGNETYCZNYCH WYKORZYSTUJĄCYCH CZUJNIKI MIKROPASKOWE I UMOŻLIWIAJĄCE MONITOROWANIE PROCESU MAGNETYZACJI AC. Informatyka, Automatyka, Pomiary W Gospodarce I Ochronie Środowiska, 6(4), 32–36. https://doi.org/10.5604/01.3001.0009.5186

Autorzy

Przemyslaw Lopato 
plopato@zut.edu.pl
West Pomeranian University of Technology Szczecin Polska

Autorzy

Grzegorz Psuj 

West Pomeranian University of Technology Szczecin Polska

Autorzy

Michał Herbko 

West Pomeranian University of Technology Szczecin Polska

Autorzy

Michał Maciusowicz  

West Pomeranian University of Technology Szczecin Polska

Statystyki

Abstract views: 187
PDF downloads: 65