Диагностика усталости металлоконструкций машин датчиками деформаций интегрального типа

• Автор: Котельников, Андрей Петрович
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Курган
• Количество страниц: 143 с. : ил.

* СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Средства и методы диагностики усталости металлоконструкций

* машин
1.2 Характеристика датчиков деформаций интегрального типа и результаты их применения при диагностике усталости элементов
машин

1.3 Постановка задач исследования

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК УСТАЛОСТНОЙ ПРОЧНОСТИ ИССЛЕДУЕМЫХ СТАЛЕЙ

2.1 Используемые при выполнении экспериментов образцы

и оборудование

2.2 Методика обработки данных испытаний образцов

на выносливость
2.3 Результаты и обработка данных усталостных испытаний
образцов из материала Ст
2.4 Построение кривой усталости по результатам испытаний
образцов из материала Сталь 20Ю
2.5 Построение кривой усталости по результатам испытаний
образцов из материала Сталь 08Ю
Выводы по второй главе

ГЛЛВЛ 3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИК ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ ПО ПОКАЗАНИЯМ ДАТЧИКОВ ПРИ ИЗВЕСТНОМ ЧИСЛЕ ЦИКЛОВ ДЕФОРМИРОВНИЯ
3.1 Методика определения напряжений, основанная на использовании датчиков с переменной чувствительностью к амплитуде циклических
* деформаций
3.2 Измерение напряжений датчиками, реакция которых оценивается
по относительной площади «темных пятен»
Выводы по третьей главе
ГЛАВА 4 ДИАГНОСТИКА УСТАЛОСТИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ МОСТОВЫХ КРАНОВ
4.1 Основные положения методики использования датчиков
при оценке опасных мест и прогнозирования остаточного ресурса металлоконструкций мостовых кранов
4.2 Результаты прогнозирования по показаниям датчиков остаточного ресурса мест вероятного разрушения металлоконструкций мостовых кранов
* ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ А
* ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Работа машин чаще всего связана с воздействием на их детали циклически меняющихся во времени нагрузок. При этом в металлоконструкциях могут происходить необратимые механические изменения, называемые усталостными повреждениями, которые накапливаются и приводят к возникновению микроскопических трещин. Дальнейшее развитие трещин приводит к усталостной поломке деталей и, в лучшем случае, к потере работоспособности машины, а в худшем - к катастрофе. Поэтому задача предупреждения усталостного разрушения является всегда актуальной. Особого внимания заслуживают детали и металлоконструкции машин со сравнительно большими размерами сечений. В таких деталях в большей степени проявляется негативное влияние неоднородности механических свойств металла и структурных дефектов и возрастает вероятность развития усталостных трещин. К тому же, с увеличением размеров сечений снижается положительный эффект возможного упрочняющего воздействия от обработки. К числу таких деталей относятся, например, рама автомобиля, балки вагонов, детали насосных установок для нефтедобывающей промышленности и другие несущие элементы металлоконструкций машин. Но задача предупреждения усталостного разрушения является наиболее актуальной и чрезвычайно важной для металлоконструкций мостовых кранов, которые повсеместно эксплуатируются в современной отечественной промышленности при том обстоятельстве, что их металлоконструкции обладают наработкой, превышающей нормативный срок службы, и усталостная поломка которых чревата катастрофическими последствиями. В то же время, исходя из данных, представленных в работе [35], 80% кранов обладают ещё неисчерпанным остаточным ресурсом работы. Большие запасы прочности, закладываемые при проектировании металлоконструкций кранов,

где Ь, И — соответственно, ширина и толщина прямоугольного сечения образца (рисунок 2.1), мм.
Известно, что нормальные максимальные напряжения (стах) от действия изгибающего момента (Л/и), возникающие в месте заделки образца, определяются следующим отношением:
где ХУх - момент сопротивления сечения при изгибе в плоскости действия
В нашем случае, для образцов с прямоугольным сечением (67з), момент сопротивления сечения при изгибе в плоскости действия изгибающего момента находим вычислением по следующему выражению:
Величина нормального напряжения (ор) в зоне излома образца, при известном расстоянии от точки приложения нагрузки до линии излома (1Р), учитывая линейный характер распределения напряжений по длине образца, рассчитывается по формуле:
(2.3)
изгибающего момента, мм3.
УХ =Ь-И2/6
(2.4)
(2.5)
где ор - величина напряжения в зоне разрушения, МПа.
Представленные зависимости позволяют при проведении усталостных испытаний образцов получить необходимые данные как для настрой-