JPH0356834A - 円筒材料の磁歪応力測定用ピグ - Google Patents
円筒材料の磁歪応力測定用ピグInfo
- Publication number
- JPH0356834A JPH0356834A JP19224389A JP19224389A JPH0356834A JP H0356834 A JPH0356834 A JP H0356834A JP 19224389 A JP19224389 A JP 19224389A JP 19224389 A JP19224389 A JP 19224389A JP H0356834 A JPH0356834 A JP H0356834A
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- Japan
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- stress
- magnetostrictive
- vig
- cylindrical material
- cylindrical
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
この発明は、バイブ等円筒材料に作用する曲げ応力や、
軸方向に作用する応力を連続的に測定する非接触式の磁
歪応力測定用ビグに関する．［従来技術］ 鋼管等に曲げ応力や軸方向の応力が作用している場合に
、応力の分布状態を把握する方法としては、従来例えば
Ｘ線応力測定法が実施されている．このＸ線応力測定法
は、測定装置の操作が煩雑であるので、多数の測定点を
測定するのは困難であり、多くても得られる測定データ
は円周方向に４点程度であり、自ずと限られたものであ
った．しかしながら、一般的な横造物について、そのＩ
ｍ材科をミクロ的に見ると、材質的に均一なものではな
く、上記のような点計測によって得られた応力データが
，必ずしも構造物に作用している応力を示しているとは
いえず、応力データに加えるに測定者の経験的な判断を
必要としていた．そのため、ＸｗＡ応力測定法よりも一
層簡便な磁歪応力測定法を利用することが考えられる．
この磁歪応力測定法は、磁性材料に荷重が作用すると透
磁率に異方性が生じ、荷重の作用する方向の透磁率が荷
重の作用する方向と直交する方向の透磁率よりも大きく
なるので、両透磁率の差を励磁コアと検出コアを有する
磁歪センサによって出力電圧として検出することにより
、主応力の方向および大きさを測定する方法であり、取
り扱いも極めて簡単なものである． ［発明が解決しようとする課Ｈ］ しかしながら、従来の磁歪応力測定方法は、般に磁歪セ
ンサを被測定面に接触させて行なうようにしているが、
被測定面と磁歪センサ間の距離（リフトオフ）が必ずし
も一定せず、次のような問題点があった．すなわち、上
記した磁歪センサによる応力測定の原理は，次のとおり
である．般に強磁性体の材料に応力が作用すると、磁歪
効果により応力の作用する方向の透磁率が、応力の作用
する方向と直交する方向の透磁率よりわずかではあるが
大きくなる．そして第９図の矢印方向にσの応力が働い
ている状態にある材料に、磁歪センサ２１を構戒してい
る直交して組合せたコア２２およびコア２３を、それぞ
れのコアが材料２４に作用する応力の方向とは４５度傾
いた方向を示すような状態で対面させる．そして、第１
０図のようにコア２２に巻いたコイル（励磁コイル）２
５に電流を流すと、コア２２の足２６がら出た磁束のう
ち、大部分は直接コア２２の他の足２７へ向うが、一部
は第９図に矢印で示すようにコア２２の足２６から材料
２４の応力の作用している方向に流れてコア２３の足２
８に達し、コア２３中を流れてコア２３の他の足２９が
ら再び材料２４の応力の作用している方向に流れてコア
２２の足２７に達し、コア２２中を流れてコア２２の足
２６に達する．磁束の一部がこのような経路をたどるの
は、材料２３の応力の作用する方向の透磁率が、応力の
作用する方向と直交するプｊ向の透磁率より太きいがら
である．以上のようむ磁気回路を、交流磁束について考
えると、コア２３に巻いたコイル（異方性検出コイル）
３０には電圧が生じる。この電圧Ｖは（１）式で表され
る． Ｖ一Ｍ ・ Ｋ・ （μ８ −μア 〉 ・・・・・
・・ （１）ただし、 Ｍ．材料の磁気的特性およびセンサと材料との距離（リ
フト・オフ）により定まる定数（磁歪感度〉 Ｋ；励磁条件、コイルの条件によって定まる定数 Ｊ１ｍ：材料の応力作用方向の透磁率 Ｊａｙ：材料の応力作用方向と直交する方向の透磁率 すなわち、磁歪センサの出力電圧Ｖは、材料の透磁率の
差（μ、一μｙ）に比例し、これはまた材料の応力作用
方向の応力６Ｘと材料の応力作用方向と直交する方向の
応力６ｙの差＜６．−６１ ）に比例することになるの
で、この電圧Ｖにより材料に作用する応力を把握するこ
とができるのである． 上記した磁歪センサを用いて材料に作用する応力を測定
する方法においては、（１〉式の定数Ｍが磁歪センサの
リフトオフによって異なってくるので、従来技術のよう
にリフトオフが一定していないと、同一の応力が作用し
ていても、磁歪センサの出力電圧Ｖが場所によって異な
り、このＶから応力を把握することは、困難になるとい
う｝ｆｌＦＩ題点がある． この発明は、従来技術の上述のような問題点を解消し、
リフトオフを一定に保つことができるので、材料に作用
する応力を精度よく連続的に測定できる円筒材料の磁歪
応力測定用ビグを提供することを目的としている． ［課題を解決するための手段］ この発明に係る磁歪応力測定用ビグは、円筒材料の内面
に接し，かつ円筒材料の長手方向に走行する磁歪センサ
を内蔵したタイヤを、円周方向に複数配した円筒材料の
磁歪応力測定用ビグである． ［作用］ この発明に係る磁歪応力測定用ビグは、阿筒材料の内面
に接し、かつ円筒材料の長手方向に走行する磁歪センサ
を内蔵したタイヤを、円周方向に複数配している．そし
て、磁歪センサをタイヤの車軸に固定して取り付けるこ
とにより、被測定面と磁歪センサとの間の距離（リフト
オフ）を常に一定に保つことができる．したがって、こ
の磁歪応力測定用ビグを円筒材料の軸方向に移動させる
ことにより、円筒材料に作用している円周方向各断面の
応力の分布を円筒材料の全長にわたって正確に把握する
ことができる。
軸方向に作用する応力を連続的に測定する非接触式の磁
歪応力測定用ビグに関する．［従来技術］ 鋼管等に曲げ応力や軸方向の応力が作用している場合に
、応力の分布状態を把握する方法としては、従来例えば
Ｘ線応力測定法が実施されている．このＸ線応力測定法
は、測定装置の操作が煩雑であるので、多数の測定点を
測定するのは困難であり、多くても得られる測定データ
は円周方向に４点程度であり、自ずと限られたものであ
った．しかしながら、一般的な横造物について、そのＩ
ｍ材科をミクロ的に見ると、材質的に均一なものではな
く、上記のような点計測によって得られた応力データが
，必ずしも構造物に作用している応力を示しているとは
いえず、応力データに加えるに測定者の経験的な判断を
必要としていた．そのため、ＸｗＡ応力測定法よりも一
層簡便な磁歪応力測定法を利用することが考えられる．
この磁歪応力測定法は、磁性材料に荷重が作用すると透
磁率に異方性が生じ、荷重の作用する方向の透磁率が荷
重の作用する方向と直交する方向の透磁率よりも大きく
なるので、両透磁率の差を励磁コアと検出コアを有する
磁歪センサによって出力電圧として検出することにより
、主応力の方向および大きさを測定する方法であり、取
り扱いも極めて簡単なものである． ［発明が解決しようとする課Ｈ］ しかしながら、従来の磁歪応力測定方法は、般に磁歪セ
ンサを被測定面に接触させて行なうようにしているが、
被測定面と磁歪センサ間の距離（リフトオフ）が必ずし
も一定せず、次のような問題点があった．すなわち、上
記した磁歪センサによる応力測定の原理は，次のとおり
である．般に強磁性体の材料に応力が作用すると、磁歪
効果により応力の作用する方向の透磁率が、応力の作用
する方向と直交する方向の透磁率よりわずかではあるが
大きくなる．そして第９図の矢印方向にσの応力が働い
ている状態にある材料に、磁歪センサ２１を構戒してい
る直交して組合せたコア２２およびコア２３を、それぞ
れのコアが材料２４に作用する応力の方向とは４５度傾
いた方向を示すような状態で対面させる．そして、第１
０図のようにコア２２に巻いたコイル（励磁コイル）２
５に電流を流すと、コア２２の足２６がら出た磁束のう
ち、大部分は直接コア２２の他の足２７へ向うが、一部
は第９図に矢印で示すようにコア２２の足２６から材料
２４の応力の作用している方向に流れてコア２３の足２
８に達し、コア２３中を流れてコア２３の他の足２９が
ら再び材料２４の応力の作用している方向に流れてコア
２２の足２７に達し、コア２２中を流れてコア２２の足
２６に達する．磁束の一部がこのような経路をたどるの
は、材料２３の応力の作用する方向の透磁率が、応力の
作用する方向と直交するプｊ向の透磁率より太きいがら
である．以上のようむ磁気回路を、交流磁束について考
えると、コア２３に巻いたコイル（異方性検出コイル）
３０には電圧が生じる。この電圧Ｖは（１）式で表され
る． Ｖ一Ｍ ・ Ｋ・ （μ８ −μア 〉 ・・・・・
・・ （１）ただし、 Ｍ．材料の磁気的特性およびセンサと材料との距離（リ
フト・オフ）により定まる定数（磁歪感度〉 Ｋ；励磁条件、コイルの条件によって定まる定数 Ｊ１ｍ：材料の応力作用方向の透磁率 Ｊａｙ：材料の応力作用方向と直交する方向の透磁率 すなわち、磁歪センサの出力電圧Ｖは、材料の透磁率の
差（μ、一μｙ）に比例し、これはまた材料の応力作用
方向の応力６Ｘと材料の応力作用方向と直交する方向の
応力６ｙの差＜６．−６１ ）に比例することになるの
で、この電圧Ｖにより材料に作用する応力を把握するこ
とができるのである． 上記した磁歪センサを用いて材料に作用する応力を測定
する方法においては、（１〉式の定数Ｍが磁歪センサの
リフトオフによって異なってくるので、従来技術のよう
にリフトオフが一定していないと、同一の応力が作用し
ていても、磁歪センサの出力電圧Ｖが場所によって異な
り、このＶから応力を把握することは、困難になるとい
う｝ｆｌＦＩ題点がある． この発明は、従来技術の上述のような問題点を解消し、
リフトオフを一定に保つことができるので、材料に作用
する応力を精度よく連続的に測定できる円筒材料の磁歪
応力測定用ビグを提供することを目的としている． ［課題を解決するための手段］ この発明に係る磁歪応力測定用ビグは、円筒材料の内面
に接し，かつ円筒材料の長手方向に走行する磁歪センサ
を内蔵したタイヤを、円周方向に複数配した円筒材料の
磁歪応力測定用ビグである． ［作用］ この発明に係る磁歪応力測定用ビグは、阿筒材料の内面
に接し、かつ円筒材料の長手方向に走行する磁歪センサ
を内蔵したタイヤを、円周方向に複数配している．そし
て、磁歪センサをタイヤの車軸に固定して取り付けるこ
とにより、被測定面と磁歪センサとの間の距離（リフト
オフ）を常に一定に保つことができる．したがって、こ
の磁歪応力測定用ビグを円筒材料の軸方向に移動させる
ことにより、円筒材料に作用している円周方向各断面の
応力の分布を円筒材料の全長にわたって正確に把握する
ことができる。
［実施例］
本発明の１実施例の磁歪応力測定用ビグを、第１図〜第
８図ににより説明する．第１図は、本発明の１実施例の
磁歪応力測定用ビグの側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ
矢視図である．本発明の１実施例の磁歪応力測定装置の
縦断面図である．この磁歪応力測定用ビグは、前後にス
クレーバーカツプ１が取り付けられたビグ本体２と、ビ
グ本体２の周方向に等間隔にアーム３により取り付けた
３６個（θ−１０度）のタイヤ４とからなっている．そ
して、このタイヤ４の内部には、車軸に固定した磁歪セ
ンサを内蔵しており、タイヤ４は鋼管等の円筒材ｆ４５
の内面に接触した状態で円筒軸方向に回転できるように
なっており、ビグ本体２の走行とともに回転しながら、
軸方向の各断面の応力分布を測定するようになっている
．磁歪センサを内蔵したタイヤ４は、第３図および第４
図に示すような構造となっている．すなわち、第３図は
タイヤ４の側面図、第４図はそのＢ−Ｂ矢視図であるが
、タイヤ４は、前記アーム３に固定されている車軸６の
まわりに軸受７を介して回転可能になっており、側板８
と、硬質樹脂でできており被測定物の表面に接触する車
輪部分９から構成されている．そして車軸６には、磁歪
センサ１０が取り付け金具１１により固定して取り付け
られている。そしてビグ本体２にタイヤ４を取り付ける
ときには、磁歪センサ１０が円筒材料５の内面に対面し
、かつすべての磁歪センサ１０と円筒材料内面までの距
離が同じになるようにして取り付けている。
８図ににより説明する．第１図は、本発明の１実施例の
磁歪応力測定用ビグの側面図、第２図は第１図のＡ−Ａ
矢視図である．本発明の１実施例の磁歪応力測定装置の
縦断面図である．この磁歪応力測定用ビグは、前後にス
クレーバーカツプ１が取り付けられたビグ本体２と、ビ
グ本体２の周方向に等間隔にアーム３により取り付けた
３６個（θ−１０度）のタイヤ４とからなっている．そ
して、このタイヤ４の内部には、車軸に固定した磁歪セ
ンサを内蔵しており、タイヤ４は鋼管等の円筒材ｆ４５
の内面に接触した状態で円筒軸方向に回転できるように
なっており、ビグ本体２の走行とともに回転しながら、
軸方向の各断面の応力分布を測定するようになっている
．磁歪センサを内蔵したタイヤ４は、第３図および第４
図に示すような構造となっている．すなわち、第３図は
タイヤ４の側面図、第４図はそのＢ−Ｂ矢視図であるが
、タイヤ４は、前記アーム３に固定されている車軸６の
まわりに軸受７を介して回転可能になっており、側板８
と、硬質樹脂でできており被測定物の表面に接触する車
輪部分９から構成されている．そして車軸６には、磁歪
センサ１０が取り付け金具１１により固定して取り付け
られている。そしてビグ本体２にタイヤ４を取り付ける
ときには、磁歪センサ１０が円筒材料５の内面に対面し
、かつすべての磁歪センサ１０と円筒材料内面までの距
離が同じになるようにして取り付けている。
第５図（ａ）に示すように矢印のような曲げ応力が円筒
材料５に作用した場合、円筒材料５の各断面の円周方向
の応力分布は、第５図＜ｂ＞のグラフに示すようなＳｉ
ｎカーブとなる．しかしながら、実際に使用されている
円筒材料５に作用している応力の円周方向の分布は、円
筒材料５に局部的な変形が発生していたり、タイヤ４と
円筒材料５との接触状態がかならずしも一定でないので
、完全なＳｉｎサインカーブとはならず、ｉｉｖ記３６
個のタイヤ４に内蔵した磁歪センサ１０の出力電圧に基
づき演算された応力値をプロットしても、第６図のグラ
フの各点のようにＳｉｎ力−ブから外れたものになる．
したがって、正しい応力分布を把握するためには、３６
個のデータをＳｉｎカーブに近似させる必要がある。ま
た、ビグ本体２は円筒軸方向に走行中に円周方向に回転
することがある．このようにビグ本体２が円周方向に回
転すると、第７図の基準点であるＯ度の位置の応力を測
定していた磁歪センサが、ある時点て゛は９０度回転し
た位置の応力を測定していることになるので、このよう
な場合には位相を補正してやる必要がある．そのため、
本発明の１実施例の磁歪応力測定用ビグを使って円筒材
料に作用する応力を測定するときには、第８図のような
装置横或により測定するようにしている．すなわち、そ
れぞれの磁歪センサ１０の出力電圧を磁歪アンブ１２で
増幅し、演算器１３に送り、それぞれの出力電圧に対応
した応力値を演算する．一方ビグ本体２に傾斜計１４を
内蔵させ、ビグ本体２の円周方向の回転位置を検出し、
その信号を演算器１３に送って、基準位置からの位相差
を演算するようにしている．そして、演算された円筒材
科の軸方向の各断面の３６個の応力値と、各断面におけ
るビグ木体２の位相差を記録計１５に記録するようにし
ている．そしてこの記録に基づき、グラフ上に円周方向
の各位置の応力値をプロットして、応力の分布をグラフ
上でＳｉｎカーブに近似させたり、電子計算機を用いて
Ｓｉｎカーブに近似させたりしている． 本考案の１実施例の磁歪応力測定用ビグは、上記のよう
に円筒材料に作用する応力測定に使用することにより、
円筒材料に作用する応力を正確にかつ短時間で測定する
ことができる． ［発明の効果］ この発明により、円筒材料に作用する応力の分布を正確
に、かつ短時間に把握することができる．
材料５に作用した場合、円筒材料５の各断面の円周方向
の応力分布は、第５図＜ｂ＞のグラフに示すようなＳｉ
ｎカーブとなる．しかしながら、実際に使用されている
円筒材料５に作用している応力の円周方向の分布は、円
筒材料５に局部的な変形が発生していたり、タイヤ４と
円筒材料５との接触状態がかならずしも一定でないので
、完全なＳｉｎサインカーブとはならず、ｉｉｖ記３６
個のタイヤ４に内蔵した磁歪センサ１０の出力電圧に基
づき演算された応力値をプロットしても、第６図のグラ
フの各点のようにＳｉｎ力−ブから外れたものになる．
したがって、正しい応力分布を把握するためには、３６
個のデータをＳｉｎカーブに近似させる必要がある。ま
た、ビグ本体２は円筒軸方向に走行中に円周方向に回転
することがある．このようにビグ本体２が円周方向に回
転すると、第７図の基準点であるＯ度の位置の応力を測
定していた磁歪センサが、ある時点て゛は９０度回転し
た位置の応力を測定していることになるので、このよう
な場合には位相を補正してやる必要がある．そのため、
本発明の１実施例の磁歪応力測定用ビグを使って円筒材
料に作用する応力を測定するときには、第８図のような
装置横或により測定するようにしている．すなわち、そ
れぞれの磁歪センサ１０の出力電圧を磁歪アンブ１２で
増幅し、演算器１３に送り、それぞれの出力電圧に対応
した応力値を演算する．一方ビグ本体２に傾斜計１４を
内蔵させ、ビグ本体２の円周方向の回転位置を検出し、
その信号を演算器１３に送って、基準位置からの位相差
を演算するようにしている．そして、演算された円筒材
科の軸方向の各断面の３６個の応力値と、各断面におけ
るビグ木体２の位相差を記録計１５に記録するようにし
ている．そしてこの記録に基づき、グラフ上に円周方向
の各位置の応力値をプロットして、応力の分布をグラフ
上でＳｉｎカーブに近似させたり、電子計算機を用いて
Ｓｉｎカーブに近似させたりしている． 本考案の１実施例の磁歪応力測定用ビグは、上記のよう
に円筒材料に作用する応力測定に使用することにより、
円筒材料に作用する応力を正確にかつ短時間で測定する
ことができる． ［発明の効果］ この発明により、円筒材料に作用する応力の分布を正確
に、かつ短時間に把握することができる．
第１図は本発明の１実施例の磁歪応力測定用ビグの側面
図、第２図は第１図のＡ − ．Ａ矢視図、第３図はタ
イヤ４の側面図、第４図は第３図のＢ − Ｂ矢視図、
第５図（ａ）は円筒材料に曲げ応力が働いている状態を
示す説明図、第５図＜ｂ＞Ｓｉｎカーブとなる応力の分
布を示すグラフ、第６図は実際の応力測定データを示す
グラフ図、第７図はビグの回転方向を定義した説明図、
第８図は応力測定の装置構成を示す説明図、第９図は磁
歪センサによる応力測定の原理を示す説明図、第１０図
は磁歪センサの説明図である．
図、第２図は第１図のＡ − ．Ａ矢視図、第３図はタ
イヤ４の側面図、第４図は第３図のＢ − Ｂ矢視図、
第５図（ａ）は円筒材料に曲げ応力が働いている状態を
示す説明図、第５図＜ｂ＞Ｓｉｎカーブとなる応力の分
布を示すグラフ、第６図は実際の応力測定データを示す
グラフ図、第７図はビグの回転方向を定義した説明図、
第８図は応力測定の装置構成を示す説明図、第９図は磁
歪センサによる応力測定の原理を示す説明図、第１０図
は磁歪センサの説明図である．
Claims (1)
- 円筒材料の内面に接し、かつ円筒材料の長手方向に走
行する磁歪センサを内蔵したタイヤを、円周方向に複数
配したことを特徴とする円筒材料の磁歪応力測定用ピグ
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19224389A JPH0356834A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 円筒材料の磁歪応力測定用ピグ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19224389A JPH0356834A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 円筒材料の磁歪応力測定用ピグ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0356834A true JPH0356834A (ja) | 1991-03-12 |
Family
ID=16288043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19224389A Pending JPH0356834A (ja) | 1989-07-24 | 1989-07-24 | 円筒材料の磁歪応力測定用ピグ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0356834A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0517531U (ja) * | 1991-08-23 | 1993-03-05 | 大阪瓦斯株式会社 | 磁歪応力測定装置 |
| JPH0680145U (ja) * | 1993-04-26 | 1994-11-08 | 大阪瓦斯株式会社 | 磁歪応力測定装置 |
| JP2006064565A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | タイヤセンサユニット、タイヤ状態検出装置及びタイヤ |
| CN103207118A (zh) * | 2012-01-16 | 2013-07-17 | 中国石油天然气集团公司 | 钢管弯曲变形中试验管大变形及应力实时测量装置及方法 |
| CN107745610A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-02 | 西安科技大学 | 基于电阻动态层析成像的车辆轮胎爆胎预警装置及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4974992A (ja) * | 1972-11-17 | 1974-07-19 | ||
| JPS5229253A (en) * | 1975-08-29 | 1977-03-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Shape monitoring method of running magnetic metal strips and stress me ter used with it |
| JPS6131962A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-14 | Nippon Kogyo Kensa Kk | 配管の検査装置 |
-
1989
- 1989-07-24 JP JP19224389A patent/JPH0356834A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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| JPH0680145U (ja) * | 1993-04-26 | 1994-11-08 | 大阪瓦斯株式会社 | 磁歪応力測定装置 |
| JP2006064565A (ja) * | 2004-08-27 | 2006-03-09 | Sumitomo Electric Ind Ltd | タイヤセンサユニット、タイヤ状態検出装置及びタイヤ |
| CN103207118A (zh) * | 2012-01-16 | 2013-07-17 | 中国石油天然气集团公司 | 钢管弯曲变形中试验管大变形及应力实时测量装置及方法 |
| CN107745610A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-02 | 西安科技大学 | 基于电阻动态层析成像的车辆轮胎爆胎预警装置及方法 |
| CN107745610B (zh) * | 2017-10-27 | 2020-02-14 | 西安科技大学 | 基于电阻动态层析成像的车辆轮胎爆胎预警装置及方法 |
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