Определение напряжений в трубопроводных конструкциях на основе эффекта акустоупругости

• Автор: Зазнобин, Виктор Александрович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 107 с. : ил.

Глава I РАСПРОСТРАНЕНИЕ ПРОДОЛЬНЫХ И
ПОПЕРЕЧНЫХ ВОЛН В ТЕЛАХ С НАЧАЛЬНЫМИ
НАПРЯЖЕНИЯМИ
§ 1. Теоретическое исследование продольных и
поперечных волн в телах с начальными
напряжениями
§2. Экспериментальное определение констант
упругости
§3. Экспериментальное исследование распространения объемных волн в телах с начальными
напряжениями
Глава II ВЛИЯНИЕ НАЧАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ НА СКОРОСТЬ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
ПОВЕРХНОСТНОЙ ВОЛНЫ РЭЛЕЯ
§ 1. Теоретическое исследование скорости
поверхностных волн Рэлея в изотропных телах с
начальными напряжениями
§2. Экспериментальное определение зависимости
скорости распространения волны Рэлея от начальных
напряжений
Глава III ОПИСАНИЕ РАЗРАБОТАННОЙ АППАРАТУРЫ
ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ
§ 1. Алгоритмы определения значений одно
двухосных напряжений

§2. Описание работы программно-аппаратных средств
§3. Устройство акустических датчиков измерителя
механических напряжений
Глава IV РЕЗУЛЬТАТЫ ИСПЫТАНИЙ
УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИЗМЕРИТЕЛЯ
НАПРЯЖЕНИЙ
§1. Измерение одноосных напряжений
§ 2. Измерение двухосных напряжений гидравлического
стенда КС “Лысково”
§ 3. Измерение двухосных напряжений гидравлического
стенда ИТЦ «Орггехдиагностика»
Заключение
Литература

Диссертационная работа посвящена исследованию точности и достоверности определения напряжений методом акустоупругости применительно к трубопроводным конструкциям.
Актуальность проблемы.
Происходящий в настоящее время переход многих предприятий топливно-энергетического комплекса от планового ремонта ответственных объектов к ремонту «по состоянию» определяет развитие неразрушающих методов и аппаратуры инструментального контроля механических характеристик металлоконструкций для определения их надежности и оценки остаточного ресурса. Достигаемый эффект от перехода - снижение затрат на обслуживание и ремонт на 40% и продление ресурса на 30% возможен только при внедрении систем диагностики.
По оценкам экспертов среднегодовой совокупный материальный ущерб с затратами на ликвидацию чрезвычайных ситуаций техногенного характера в России в ближайшие годы может составить до 5 % внутреннего валового продукта страны. Россия в настоящее время эксплуатирует свыше 150 тыс. км магистральных газопроводов. По сроку эксплуатации действующие газопроводы распределяются следующим образом: 15 % -более 30 лет, 55 % - от 10 до 30 лет, 30 % - до 10 лет; 15 % мощностей газоперекачивающих агрегатов на компрессорных станциях магистральных газопроводов эксплуатируются более 20 лет. Предотвращение катастроф при эксплуатации опасных объектов (типа атомных электростанций, трубопроводного транспорта и др.) с продляемым ресурсом требует квазинепрерывного мониторинга напряженно-деформированного состояния (НДС) металлоконструкций и принятия решений о дальнейшей эксплуатации без участия человека.

распространения волны, значения изгибающей нагрузки изменялись ступенчато, проводилось несколько циклов нагружения.
Изменение скорости распространения волны происходит в данном случае под влиянием некоторых усредненных напряжений по толщине »0,6 мм и усредненных по пути распространения волны (база датчика равна 30 мм). Таким образом, появляется некоторая систематическая поправка для начальных изгибных напряжений, которые влияют на скорость распространения волны Рэлея. Значение этой поправки составляет приблизительно 10%.
Относительное изменение скорости распространения волны Рэлея от изгибающей нагрузки приведено на рис. 2.2.2.
Оизг
0,002 о
у’-т -0,002
-^1(Щ

-0,006 -0,008 -0,01 -0,012
Рис. 2.2.2. Экспериментальная зависимость относительного изменения скорости волны Рэлея от изгибных напряжений
Различие в относительных изменениях скоростей сдвиговых (»0,2%) и поверхностных волн Рэлея (»0,01%) при одинаковых нагрузках зная, что поверхностная волна в основном сдвиговая, можно объяснить следующим образом: во-первых, сдвиговая компонента поверхностной волны при данной постановке задачи поляризована перпендикулярно направлению приложения
1 ;
0 2 0 *4 0 6 0 80
. 4- + К" Г"

+ + + 4>_ |
1 X