Информативные характеристики акустических сигналов при неразрушающем контроле напряженно-деформированных деталей железнодорожного транспорта

• Автор: Муравьев, Тимофей Витальевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 153 с. : ил.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ В МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЯХ И МЕТОДЫ ЕГО ОДЕРЖИ

1.1 Механические напряжения и условия их возникновения

1Л Л Внутренние напряжения в стальных изделиях

1Л .2 Соединения с натягом

1Л .3 Термонапряженное состояние

1.2 Физические методы оценки механических напряжений

1.2 Л Метод рентгеноструктурного анализа

1.2.2 Электрическая тензометрия

1.2.3 Тепловой метод

1.2.4 Магнитоупругий метод
1.2.5 Оптические методы
1.3 Акустические методы контроля механических напряжений
1.3.1 Акустическая тензометрия
1.3.2 Оценка затухания ультразвука
1.3.3 Метод АЭ для контроля напряжений и деформаций
1.3.4 АЭ при деформировании материалов
1.4 Выводы из литературного обзора и постановка задачи исследования
2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ НА ОСИ
2.1 Модель процесса передачи акустического сигнала в прессовом соединении внутреннего кольца подшипника и оси колесной пары
2.2 Влияние толщины воздушного слоя на прозрачность в прессовом соединении
2.3 Расчёт передаточных характеристик на частотах основных резонансов конструкции прессового соединения
2.4 Влияние толщины слоя, заполненного лаком или маслом
2.5 Влияние напряженного состояния металла

2.6 Выводы по 2 главе
3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОСАДКИ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ НА ШЕЙКУ ОСИ КОЛЁСНОЙ ПАРЫ
3.1 Влияние степени натяга на параметры акустических волн
3.2 Влияние структурного состояния образцов и дефектов в них на характеристики акустических волн
3.2.1 Экспериментальный стенд
3.2.2 Особенности измерений и предварительный анализ результатов
3.3 Выводы по 3 главе
4. ИНФОРМАТИВНОСТЬ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ ПРИ РАЗВИТИИ ЛОКАЛИЗАЦИИ ДЕФОРМАЦИИ В ОБРАЗЦАХ ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ
4.1 Акустическая эмиссия при зарождении и развитии трещин
4.2 Особенности реализации АЭ испытаний ипостроениякаршнлокализации
4.3 Особенности АЭ при наблюдении очагов локализации ПД
4.4 Выводы по 4 главе
5. КОНТРОЛЬ РЕЛЬСОВ И ИХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АКУСТИКОЭМИССИОННЫМ МЕТОДОМ
5.1 Лабораторные исследования акустической эмиссии в сварных соединениях
5.2 АЭ испытания рельсов на рельсосварочном предприятии
5.3 Использование поездной нагрузки для диагностирования рельсов в эксплуатации акустико-эмиссионным методом
5.4 Выводы по 5 главе
Общие выводы
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ПРИЛОЖЕНИЕ В

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АЭ - акустическая эмиссия;
АЭК — акустико-эмиссионный контроль;
ЖД — железная дорога;
ЛПД - локализация пластической деформации;
НДС — напряженно-деформированное состояние;
НК - неразрушающий контроль;
ОК - объект контроля;
ПАЭ - преобразователи акустической эмиссии;
ПД - пластическая деформация;
ПЭП - пьезоэлектрический преобразователь;
РВП - разность времени прихода;
РСП - рельсосварочное предприятие;
ТД - техническая диагностика;
УЗ - ультразвук;
ЭМАП - электромагнито-акустический преобразователь.

Из уравнений (1.8-1.10) следует, что достаточно один раз экспериментально определить величину Д а уже затем можно расчетным путем найти зависимость относительного изменения скорости от напряжения. Акустоупругий коэффициент р зависит от типа УЗ волн и направления их распространения по отношению к вектору деформирующей силы, он, как правило, является отрицательным. Максимальное по модулю значение акустоупругого коэффициента наблюдается при одноосных напряжениях, когда направление распространения волны и смещения частиц совпадает с направлением деформирующей силы. При деформации растяжения скорость уменьшается, а при деформации сжатия — увеличивается. Однако в области пластических деформаций скорость остается практически постоянной. Значительно более строгий вывод линейных зависимостей скоростей упругих волн от напряжений содержится, например, в [77, 78].
Явление динамической акустоупругости заключается в воздействии на ОК переменного поля напряжений. Скорость ультразвука иод их воздействием изменяется приблизительно так же, как в стационарном режиме. Следовательно, явление может быть использовано для контроля переменных напряжений[77].
К преимуществам метода следует отнести: возможность измерения внутренних напряжений, а не только на поверхности; измерение остаточных напряжений; оперативность контроля; достаточно высокая разрешающая способность; возможность проведения измерений непосредственно на контролируемых объектах в процессе эксплуатации. Однако скорость УЗВ, в том числе поверхностных, зависит от многих других, часто взаимосвязанных факторов, обусловленных в первую очередь структурой материала.
Величина изменения скорости А С/С имеет порядок 10"4 т.е. 0,01%. Измерение абсолютных значений скорости с такой точностью - трудная задача. Она облегчается тем, что обычно требуется измерить не абсолютную величину, а изменение скорости под влиянием приложенных напряжений (как и в других вариантах тензометрии). В [78] показано, что скорость волн линейно зависит от напряжения, а для опытного цилиндрического образца зависит также от