Магнитодинамический метод контроля рельсов. Методология расчета полей и сигналов

• Автор: Королев, Михаил Юрьевич
• Шифр специальности: 05.02.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 163 с. : ил.

„ СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ МАГНИТНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ РЕЛЬСОВ И РОЛЬ РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ В ЕЕ СОВЕРШЕНСТВОВАНИИ

4 1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТОДАХ И СРЕДСТВАХ МАГНИТНОЙ

ДЕФЕКТОСКОПИИ РЕЛЬСОВ

1.2. ОБЗОР ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ И ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ в ОБЛАСТИ МАГНИТОДИНАМИЧЕСКОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ
1.3. АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ МАГНИТОДИНАМИЧЕСКОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ И РОЛЬ РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ В ИХ РЕШЕНИИ

ВЫВОДЫ ПО 1 ГЛАВЕ

ГЛАВА 2. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСНОВНЫХ ФАКТОРОВ МАГНИТОДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ
2.1. Основные физические явления, происходящие в процессе МАГНИТОДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ рельсов. Возможность их
ОТРАЖЕНИЯ С ПОМОЩЬЮ РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ
4 2.2. Анализ факторов, оказывающих наибольшее влияние на
ЭФФЕКТИВНОСТЬ расчетных моделей
2.3. Исследование магнитных и электрических параметров РЕЛЬСОВОЙ СТАЛИ
2.4. Явление магнитной вязкости и необходимость его учета при
РАЗРАБОТКЕ СРЕДСТВ МАГНИТОДИНАМИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ * РЕЛЬСОВ
2.5. Остаточная намагниченность рельсов. Результаты
ИССЛЕДОВАНИЙ
Выводы по 2 главе

ф ГЛАВА 3. РАСЧЕТНЫЕ МОДЕЛИ МАГНИТОДИНАМИЧЕСКОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ РЕЛЬСОВ
3.1. Общие принципы построения расчетных моделей. Проблема
их адекватности реальным физическим процессам
3.2. Разработка магнитостатической модели для оценки поля рассеяния намагничивающего устройства
3.3. Магнитодинамическая модель для оценки поля в рельсе

3.4. Расчетные модели для оценки сигналов в искательном устройстве от различных объектов рельсового пути
Выводы по 3 главе
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК Ф СИГНАЛА ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ КОНТРОЛЯ
4.1. Исследование влияния различных факторов на параметры сигнала от дефекта
4.2. О возможности определения устойчивых классификационных признаков для создания алгоритмов автоматизированной обработки сигналов от объектов рельсового пути
Выводы по 4 главе
* ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ
Ключевой проблемой обеспечения безопасности движения на железных дорогах является контроль состояния и своевременное обнаружение дефектов в рельсах в процессе их эксплуатации.
Для скоростного неразрушающего контроля рельсов в пути в настоящее время применяются два метода - ультразвуковой и магнитный. В последние годы эти методы используются в комплексе, что позволяет значительно повысить информативность, а, следовательно, и достоверность результатов контроля.
Преимущества магнитного метода, по сравнению с ультразвуковым, заключаются в уверенном обнаружении наиболее опасных дефектов в виде сильноразвитых поперечных трещин в головке рельса, продольных трещин и расслоений, надежном контроле поверхностных слоев головки, получении четкой топографии пути, бесконтактносги, широком диапазоне рабочих температур, возможности проведения контроля на высоких скоростях.
Основные направления дальнейшего развития магнитного метода связаны с созданием более качественных устройств намагничивания рельсов, усовершенствованием искательных устройств, внедрением автоматизированной обработки сигналов и т.д. Однако реализация имеющихся и потенциальных возможностей магнитного метода затруднена в силу отсутствия до настоящего времени эффективных расчетных моделей, адекватно отражающих все аспекты процесса магнитодинамического контроля рельсов, начиная от их намагничивания и заканчивая формированием сигналов от дефектов. Из-за сложности физических процессов, происходящих в материале рельса при его намагничении полем движущегося электромагнита, и отсутствия надежных аналитических методов для их описания разработка средств магнитной дефектоскопии осуществлялось до сих пор, фактически, только на основе экспериментальных данных, возможности которых ограничены. Это обстоятельство существенно сдерживало прогресс в области магнитной дефектоскопии рельсов на протяжении десятилетий
- скорость движения (сканирования);
- тип и характеристики искательного датчика;
- местоположение датчика в межполюсном пространстве или за полюсами.
Предпринимавшиеся до сих пор попытки установить связи между этими
факторами и формой сигнала с помощью экспериментальных исследований позволяют лишь приблизительно указать на те или иные закономерности в параметрах регистрируемых сигналов (количество импульсов, их амплитуда и продолжительность и т.д.). Из-за отсутствия до настоящего времени объяснения этих связей процесс расшифровки сигналов основывается исключительно на опыте операторов-дефекгоскопистов и возводится в ранг искусства. Более того, это обстоятельство не позволяет решить одну из наиболее актуальных проблем - автоматизировать процесс расшифровки сигналов.
Перечисленные вопросы относятся и к категории таких объектов рельсового пути как шпальные подкладки, болтовые и сварные стыки, стрелочные переводы и т.п., не являющихся дефектами, но важных с точки зрения привязки к пути. Сигналы от этих объектов также могут весьма отличаться в зависимости от условий контроля.
Наконец, не менее важная проблема обучения операторов также не может быть решена без углубленного понимания физики процессов, протекающих при использовании магнитного метода (в частности, выше отмечалось, что объяснить наличие отрицательного импульса от дефекта типа поперечной трещины с позиций магнитостатики или действием вихревых токов невозможно).
Таким образом, актуальность совершенствования расчетных моделей магнитодинамического метода контроля рельсов очевидна.
В связи с этим целью настоящей работы является разработка расчетных моделей как основы создания более эффективных средств скоростной магнитной дефектоскопии рельсов. При этом необходимым условием является то, что разрабатываемые модели должны адекватно отражать происходящие в рельсовой стали явления и учитывать основные факторы, оказывающие наибольшее