Разработка вихретоковых средств контроля высоконагруженных элементов оборудования двигателей летательных аппаратов

• Автор: Дидин, Геннадий Анатольевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 109 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВИХРЕТОКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ И ЕЕ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ДЛЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ АВИАЦИОННОЙ ТЕХНИКИ
1.1 особенности неразрушающего контроля изделий авиационной техники
1.2 ПЕРВИЧНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ДЛЯ вихретоковой дефектоскопии
1.3 СПОСОБЫ И АЛГОРИТМЫ выявления и ОЦЕНКИ ПАРАМЕТРОВ НЕСПЛОШНОСТЕЙ ПРИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ
1.4 РАСЧЕТНО-ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ С ДЕФЕКТАМИ СПЛОШНОСТИ
1.5 СОВРЕМЕННЫЕ ПРИБОРЫ вихретоковой ДЕФЕКТОСКОПИИ и перспективы их применения для выявления и оценки параметров коррозионных поражений
1.6 Выводы
2. РАЗРАБОТКА И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВИХРЕТОКОВОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ДЛЯ ДЕФЕКТОСКОПИИ СТЕНОК ОТВЕРСТИЙ ДИСКА - ЛАБИРАНТА
2.1 выбор конструкции и принцип действия
2.2 теоретическое исследование вихретокового преобразователя
2.2.1 математическая формулировка решаемой задачи
2.2.1 Расчетная модель и ее особенности применительно к решаемой задаче
2.2.2 Результаты расчетов и их анализ
2.3 Выводы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С
РАЗРАБОТКОЙ СРЕДСТВ ВИХРЕТОКОВОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ И
СТРУКТУРОСКОПИИ
3.1 Описание экспериментальной установки и методики эксперимента
3.2 экспериментальные исследования ВТП для дефектоскопии стенок отверстий
3.2.1 Описание образцов

3.2.2 Анализ полученных результатов и их сравнение с расчетом
3.2.3 Исследование факторов, не учитываемых при расчетах
3.2.4 Определение параметров для электронных блоков
3.3 . экспериментальные исследования выходных характеристик ВТП при структуроскопии сталей высоконагруженных элементов
3.3.1 Методика получения образцов и прямые измерения их параметров
3.3.2 Анализ полученных результатов
3.4 Выводы
4. РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ ВИХРЕТОКОВОГО КОНТРОЛЯ
ВЫСОКОНАГРУЖЕННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ АВИАЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
4.1 Вихретоковый дефектоскоп «Салют-1»
4.2 вихретоковы структуроскоп « ВС-5»
4.3 выводы
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
7. ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность.
Разрушение диска лабиринта газотурбинного двигателя является одной из причин разрушения двигателя в целом. Усталостные трещины в процессе эксплуатации изделия возникают на естественных концентраторах напряжения, которыми являются образующие перепускных отверстий. Выявление этих трещин на ранней стадии является важной задачей неразрушающего контроля. Основной проблемой при решении этой задачи является сложность доступа к контролируемой поверхности на собранном двигателе, исключающая применения таких методов, как ультразвуковой, метод проникающих веществ и рентгеновский. С помощью эндоскопа можно выявить довольно значительные по размерам трещины, однако, трещины глубиной около миллиметра имеют настолько маленький раскрыв, что их невозможно выявить оптическим методом. К высоконагруженным элементам двигателя относится и редукторная группа. Развитие трещин происходит за очень короткий промежуток времени, что затрудняет их своевременное обнаружение. Образованию таких трещин предшествует изменение структурных свойств металла. Это позволяет, путем выявления структурных неоднородностей в стальных деталях редуктора, исключить риск выхода из строя и возможной аварии
Состояние проблемы.
Для выявления в узлах газотурбинных двигателей усталостных трещин на практике наиболее успешно применяются вихретоковые дефектоскопы Фа-зек фирмы «Хокинг» (Великобритания), Алкопроб фирмы «Роман» (ФРГ). В известных дефектоскопах используются специализированные вращающиеся ВТП, обеспечивающие выявление дефектов в отверстиях при обеспечении удобного доступа к месту контроля. В условиях эксплуатации это выполнимо далеко не всегда. При контроле «неподвижным» преобразователем ключевой является задача отстройки от влияния на сигнал геометрии контролируемого объекта. Для выявления структурных неоднородностей используются дорого-

Ansoft EM
Фирма предлагает семейство программных продуктов для анализа электромагнитных полей и проектирования электромеханических устройств
Maxwell 3D Field Simulator - для анализа трехмерных систем с электростатическими, стационарными магнитными и квазистационарными электромагнитными полями;
- Maxwell 2D Field Simulator- для расчета двумерных систем, их оптимизации, подбора материала и моделирования;
- EMSS - для комплексного моделирования электромеханических систем, обеспечивающий системный подход к анализу и оптимизацию проектируемых устройств;
- EMAS - для проведения совместного анализа электромагнитных и тепловых и динамических процессов.
Vector Fields
Предлагает полный спектр двух- и трехмерных систем анализа электромагнитных полей широкого диапазона электромагнитных устройств. Комплекс программ выполнен на основе метода конечных элементов и имеет дружественный интерфейс. Фирма предлагает программное обеспечение для широкого диапазона аппаратных платформ от PC до Супер-ЭВМ.
Наибольший интерес представляет комплекс программ трехмерного проектирования электромагнитных устройств OPERA-3D, включающий следующие модули:
• TOSCA, для расчета трехмерных статических электромагнитных полей, построен на основе метода конечных элементов, характеристики магнитных материалов могут быть нелинейными и анизотропными. Модуль использует итерационную методику решения матриц линейных уравнений, полученных для потенциала в узлах сетки, что позволяет уменьшить требования к