2121403405

52

Założono, dla ułatwienia badań symulacyjnych, że granice lokalnych zmian naprężeń odpowiadają granicom zmian magnetyzacji materiału. Zmiany parametrów magnetycznych materiału od obciążeń mechanicznych tworzą dodatkowe granice, dla których warunki brzegowe z krzywych magnesowania i wartości pola magnetycznego wyznacza program. Załamanie linii sił pola magnetycznego w materiale, w którym wydzielono granicę zmiany naprężeń, będzie zatem nieznaczne i zgodnie z zależnością:

0.90<-^---^--^-<l .    (3.9)

«#.S Aj A<t2

Wyliczone w programie COSMOS obszary zmian naprężeń wprowadzono do programu symulacyjnego FEMM, następnie przypisano im właściwe krzywe magnesowania, jak pokazano na rysunku 3.18.

Rys. 3.18. Wprowadzone do programu FEMM granice obszarów naprężeń Fig. 3.18. Imported to FEMM program bounds of stress changes

W badaniu symulacyjnym próbkę umieszczono w polu magnetycznym magnesów trwałych. Wyznaczony rozkład indukcji magnetycznej i przebieg linii sił pola magnetycznego przedstawia rysunek 3.19.

>7.?S0t 001 6.591e*001 : 7.250? 001 S.937? 001 :$ 591? 001 5.273e-001 : 5.932? 001 4.614c 001 : 5.273? 001 3.956? 001 : 4.814? 001 3.297e-001 : 3 956? 001 2 63Bs 001 : 3.297e 001 1.979?-001 : 2.630? 001 _ 1.320?-001 :1.979c-O01 6.616? 002 : 1.370? 001

_ <6.616? 012

Dentlty Plot |B(. Teslo

Rys 3.19. Obra: indukcji magnetycznej i linii sił pola magnetycznego dla rzeczywistych naprężeń

Fig. 3.19. Magnetic flux density in sample and al its surface containing detailed stress distribution according

Zmiany natężenia pola magnetycznego rozpatrywano na odcinku / powierzchni belki z obciążeniem rzeczywistym, o rozkładzie naprężeń uwidocznionym na rys 3.17. Porównanie rozkładu natężenia pola magnetycznego przy powierzchni próbki obciążonej i nicobciążonej zamieszczono na rysunku 3.20.

Rys. 3.20. Rozkład natężenia pola magnetycznego i jego składowych na powierzchni próbki zginanej siłą skupioną

Fig. 3.20. Distribution of magnetic field intensity over surface of sample as function of stress

W środkowej części próbki, pomimo znacznych zmian w rozkładzie naprężeń, obserwuje się uśrednioną wartość indukcji w zakresie podanym na rysunku 3.20. Natężenie pola magnetycznego analizowane po zewnętrznej powierzchni próbki nic odzwierciedla lokalnych naprężeń maksymalnych.

Przeprowadzone symulacje rozkładu natężenia pola magnetycznego od naprężeń pochodzących od sił skupionych wykazały, że siła skupiona i powstałe od niej lokalne maksymalne naprężenia są słabo reprezentowane po zewnętrznej powierzchni próbki.

Zagadnienie pomiaru naprężeń od obciążeń złożonych jest szczególnie ważne. Badanie naprężeń na drodze pomiaru natężenia pola magnetycznego przy powierzchni materiału związane jest z. namagnesowaniem wierzchniej warstwy materiału. Namagnesowanie to z kolei zależy od rozkładu naprężeń. Przy założeniu jednakowej wartości granicznej naprężeń zredukowanych dla belki skręcanej z jednoczesnym rozciąganiem namagnesowanie wierzchniej warstwy materiału będzie zależne od rozkładu naprężeń, czyli proporcji Mv'Fr. Problematykę tę zobrazowano na przykładzie trzech przypadków obciążeń, pokazanych na rysunkach: 3.2la oraz 3.21b i 3.21c.

a    b    c

Rys. 3.21. Sposoby obciążenia mechanicznego walu Fig. 3.21. lVays of burden of mechanicał rampart