Анализ параметров сигналов акустической эмиссии и ее потоковых характеристик при диагностировании металла осей колесных пар

• Автор: Бехер, Сергей Алексеевич
• Шифр специальности: 05.02.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 145 с. : ил.

1 ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ДЕФЕКТЫ И ОСОБЕННОСТИ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ОСЕЙ

КОЛЕСНЫХ ПАР

1.1 Особенности конструкции осей колесных пар вагонов и допускаемые нагрузки

1.2 Усталостные дефекты осей колесных пар и механизмы их образования

1.3 Состояние неразрушающего контроля осей колесных пар

вагонов и браковочные критерии

1.4 Акустико-эмиссионный метод диагностики металлоконструкций

Выводы к первой главе и постановка задачи

2 ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКА СИГНАЛОВ АЭ

2.1 Временные параметры АЭ импульса

2.1.1 Алгоритм определения времени прихода

2.1.2 Моделирование методов обработки сигналов
2.2 Амплитудные параметры АЭ импульса
2.3 Корреляция амплитудных и частотных характеристик сигналов АЭ...58 Выводы ко второй главе
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ИЗЛУЧЕНИЯ АЭ В СТАЛЬНЫХ ОБРАЗЦАХ
3.1 Схема проведения экспериментов
3.2 Закономерности акустической эмиссии при растяжении
до разрушения
3.3 Амплитудное распределение сигналов АЭ
3.4 Испытания на усталостное разрушение
Вводы к третьей главе
4 АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫЙ КОНТРОЛЬ ОСЕЙ КОЛЕСНЫХ ПАР ВАГОНОВ
4.1 Акустических тракт АЭ сигналов в оси колесной пары
4.2 Нагрузки и механические напряжения в материале оси при АЭ испытаниях
4.3 Акустико-эмиссионные испытания осей колесных пар
грузовых вагонов
4.4 Расчет годового экономического эффекта для одного депо
Выводы к четвертой главе
Основные выводы
Список использованной литературы
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
Приложение Г

Оси колесных пар вагонов находятся под действием значительных нагрузок, связанных с взаимодействием колеса и рельса. Вращение колесной пары трансформирует статические напряжения от веса вагона в циклические. Возникающие при движении вертикальные и горизонтальные ускорения, удары о стыки приводят к дополнительному динамическому нагружению. Поскольку в материале оси обычно присутствуют металлургические, технологические и эксплуатационные микродефекты, являющиеся очагами зарождения трещин, то в условиях эксплуатации достаточно высока вероятность образования и быстрого развития усталостных дефектов, которые при неблагоприятных факторах способны привести к разрушению оси колесной пары.
Для предотвращения внезапного разрушения, вызванного развитием усталостной трещины, проводят периодический неразрушающий контроль (НК) деталей находящихся в эксплуатации. Используемые методы и средства дефектоскопии ориентированы на выявление значительных и критических дефектов, уже развившихся усталостных трещин. Например, магнитный метод контроля позволяет выявлять дефекты минимальными длиной 0,5 мм на глубине не более 2...3 мм от поверхности. Ультразвуковой метод способен регистрировать дефекты с характерным размером в сечении больше 1 мм. Диагноз объекта выносят, в результате анализа условного размера выявляемого дефекта. В некоторых случаях активно растущие малозначительные дефекты с высоким коэффициентом концентрацией напряжений способны привести к разрушению оси за время между периодическими ремонтами.
В материале осей колесных пар, отработавших более 15 лет, накапливаются усталостные повреждения, которые не всегда обнаруживаются средствами магнитной и ультразвуковой дефектоскопии. Вопрос об их безопасной эксплуатации может быть решен только в результате создания
сдвиг источника от его истинного положения, вторая отвечает за статистический разброс координат относительно среднего значения. В рамках предложенной выше математической модели эти величины были рассчитаны для метода с плавающим порогом (рисунок 2.7), в котором время прихода определяется в момент превышения сигналом плавающего порога:
ипаР = к„ор' сгшум, (2.23)
где сгшум - среднеквадратичное отклонение шума, измеренного в предыстории сигнала, мВ;
кпор - коэффициент метода, показывающий в какое количество раз уровень порог превышает среднеквадратичное отклонение шума.
Из анализа рисунка 2.7 следует, что минимальный значениям среднего сдвига соответствует максимальным статистический разброс и наоборот. При коэффициенте порога кпор = 3,5 эти две величины равны между собой и составляют около 44 мкс, реализованные параметры смоделированных сигналов: среднеквадратичное отклонение гауссова шума - 0,2, амплитуда сигнала - 1, длительность переднего фронта - 120 мкс.
Рисунок 2.7 - Постоянный сдвиг (1) и среднеквадратичное отклонение (2) времени прихода, определенного методом плавающего порога, для различных значений коэффициента порога
Таким образом, для метода с плавающим порогом необходим выбор