Измерение остаточных напряжений с использованием пьезооптических датчиков

• Автор: Ведерников, Павел Александрович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 169 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ПРОБЛЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ОБОРУДОВАНИИ АЭС
1.1 Проблема наличия остаточных напряжений в реакторном оборудовании
1.2 Обзор методов измерения остаточных напряжений
ГЛАВА 2 КОНЦЕПЦИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПЬЕЗООПТИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
2.1 Механическое состояние чувствительного элемента и его тарировка
2.2 Процедура измерений
2.3 Физико-математическая модель измерения оптических эффектов методом поворотной компенсации
ГЛАВА 3 ОСОБЕННОСТИ ПРАКТИЧЕСКОЕ О ПРИМЕНЕНИЯ КОНЦЕПЦИИ
3.1 Некоторые вопросы конструирования измерительных средств
на основе пьезооптических датчиков
3.1.1 Исключение влияния на результаты измерений дополнительных остаточных напряжений, вызванных изготовлением освобождаемой поверхности
3.1,2. Обеспечение концентричности пьезооптического датчика и освобождаемой поверхности
3.2 Анализ влияния термомеханического состояния пьезооптического датчика на результаты измерений
3.3 Технологические вопросы изготовления и эксплуатации пьезооптических датчиков для измерения остаточных напряжений
3.4. Методика измерения радиалвных остаточных напряжений в
зоне завалъцовки теплообменной трубки в трубную доску
ГЛАВА 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОРТОГОНАЛЬНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА В ЗАДАЧЕ ИЗМЕРЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

4.1 Экспериментальная тарировка измерительного устройства для измерения однородных остаточных напряжений
4.2 Экспериментальная тарировка измерительного устройства для измерения неоднородных по глубине остаточных напряжений
4.3 Определение статистических характеристик значений главных остаточных напряжений
ГЛАВА 5. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОНЦЕПЦИИ
5.1 Результаты тарировки пьезооптического датчика на основе поликарбонатного чувствительного элемента
5.2 Исследование остаточных напряжений в темплете из композитного сварного шва коллектора парогенератора ПГВ-1000У
5.3 Исследование остаточных напряжений в антикоррозионной наплавке защиты нижнего сварного шва коллектора парогенератора ПГВ-1000У
5.4 Экспериментальное определение функции Грина на модели вальцованной заглушки
5.5 Поляриметр портативный метода поворотной компенсации
5.6 Информационно-измерительная система для определения остаточных напряжений
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ №1. РАСЧЕТНАЯ ОЦЕНКА ДИСПЕРСИЙ ТА-РИРОВОЧНЫХ КОЭФФИЦИЕНТОВ И ИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ
КОРРЕЛЯЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЕ №2. АНАЛИЗ СВОЙСТВ СОВРЕМЕННЫХ КЛЕЕВ В СВЯЗИ С ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДЛЯ МОНТАЖА ПЬЕЗООПТИ-ЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ

ПЕРЕЧЕНЬ СОКРАЩЕНИЙ, УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ, ТЕРМИНОВ И ЕДИНИЦ.
АЭС - атомная электрическая станция;
ВВЭР - водо-водяной энергетический реактор;
ПГВ-1000 - парогенератор реакторной установки с ВВЭР еди-
ничной мощности 1000 МВт;
Повреждение - любое необратимое изменение сплошности мате-
материала риала;
Тарировка - метрологическая операция, при помощи которой
определяется коэффициент пропорциональности в зависимости выходного сигнала измерительного преобразователя от измеряемой величины; Э-оптимальный - план эксперимента, минимизирующий обобщен-
штан экспери- ную дисперсию оценок неизвестных коэффициен-
мента тов уравнения регрессии;
Ортогональный - план эксперимента, обеспечивающий статистиче-
план экспери- скую независимость оценок неизвестных коэффи-
мента циентов уравнения регрессии;
Р - давление со стороны первого контура:
Т - температура поверхности конструкции со стороны
первого контура.
ПЭВМ - персональная электронная вычислительная машина

Рассмотрим особенности тарировки пьезооптических датчиков на примере двух случаев измерения остаточных напряжений:
- Измерение радиальных остаточных напряжений.
- Измерение двухосного остаточного напряженного состояния.
Для измерения остаточных напряжений пьезооптическими датчиками необходимо установить соотношения между искомыми остаточными напряжениями, распределенными по освобождаемой поверхности, и оптическими эффектами, измеряемыми в чувствительном элементе. При произвольном распределении остаточных напряжений по освобождаемой поверхности получить требуемые соотношения не всегда возможно и весьма затруднительно. Однако в большинстве случаев измерение остаточных напряжений в реакторном оборудовании может быть основано на использовании простых гипотез о характере распределения остаточных напряжений по освобождаемой поверхности. Действительно, при исследовании остаточных напряжений в оборудовании АЭС как правило используются освобождаемые поверхности (отверстия и проточки) малых размеров по сравнению с размерами оборудования (см. таблицу №1). В связи с этим имеют место два обстоятельства: во-первых, маловероятно, чтобы в малой области исследуемой конструкции, удаляемой для проведения измерений остаточных напряжений, реализовывалось сложное поле остаточных напряжений; во-вторых, даже если удастся восстановить сложное распределение остаточных напряжений на освобождаемой поверхности, такое распределение несмотря на сложный вид и затраты на его построение, будет иметь низкую информационную способность, т. е. из-за влияния паразитных остаточных напряжений (см. п. 1.2) и случайных ошибок измерения сложное распределение будет статистически адекватно более простым распределениям. Таким образом, при исследовании остаточных напряжений в оборудовании АЭС с использованием метода сверления отверстия и метода изготовления проточки целесообразно принять простые гипотезы о распределении остаточных напряжений по освобождаемым поверхностям. Например, распределение двухосных остаточных напряжений, как в плоскости поверхности конструкции