Радиолокационный метод дефектоскопии объектов железнодорожного транспорта

• Автор: Кудинов, Данил Сергеевич
• Шифр специальности: 05.12.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 151 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Состояние и перспективы развития бесконтактного неразрушающего контроля на железнодорожном транспорте

1.1. Постановка проблемы

1.2. Дефекты рельсового пути

1.2.1. Структура дефектного состояния металлических конструкций

1.2.2. Типичные дефекты железнодорожных рельсов

1.2.3. Дефекты сварных рельсовых стыков

1.3. Методы неразрушающего контроля, применяемые

на железных дорогах РФ

1.3.1. Применение акустических методов неразрушающего контроля рельсов
1.3.2. Применение электромагнитных методов неразрушающего контроля рельсов
1.4. Методы возбуждения и приёма ультразвука для бесконтактной дефектоскопии
1.5. Применение метода свободных колебаний для дефектоскопии рельсов
1.6. Потенциальные возможности использования радиолокаторов на ЖД транспорте
1.7. Выводы
2. Разработка математической модели колебаний рельса
при движении подвижного состава
2.1. Возможность использования параметров собственных колебаний
для обнаружения дефектов рельса
2.2. Механические колебания рельса при движении по нему подвижного состава

2.3. Разработка математической модели процесса свободных колебаний междушпального пролёта рельса
2.4. Прогиб рельса под действием сосредоточенной силы
2.4.1. Уравнение прогиба рельса при движении по нему подвижного состава
2.4.2. Уравнение максимального прогиба рельса
2.5. Уравнение свободных колебаний рельса, жёстко закреплённого на двух опорах
2.6. Уравнения зависимости частоты колебаний и максимального прогиба упругого стержня от наличия дефектов
2.7. Оценка чувствительности метода
2.8. Выводы
3. Разработка алгоритмов реализации радиолокационного
дефектоскопа
3.1. Уравнение радиолокации для РЛСД
3.2 Уравнение дальности при анализе спектра механических колебаний объекта контроля
3.3 Радиопомехи и шумы движения
3.4 Индустриальные помехи, связанные с движением состава
3.5 Расчетная оценка основных рабочих параметров РЛ дефектоскопа
3.6 Информативные критерии обнаружения дефекта рельса
РЛ методом
3.7 Разработка нейрокомпьютерного алгоритма распознавания дефектов рельса
3.8 Структурная схема реализации РЛ дефектоскопа
3.8.1. Метод компенсации синхронных помех, возникающих
вследствие отражения сигнала от статистически неровной
поверхности

3.8.2. Метод подавления синхронных помех, связанных с
вибрациями движения
3.9 Выводы
4 Результаты экспериментальных работ
4.1 Определение собственных частот механических колебаний бездефектного отрезка рельса
4.2 Результаты эксперимента по выделению собственных частот колебаний рельса с использованием радиолокационного метода
4.3 Наблюдение спектральных характеристик при имитации рельсового пути
4.4 Результаты экспериментальных исследований при наличии дефектов рельса
4.5 Наблюдения при шунтировании рельсового пролёта эквивалентом подстилающей поверхности
4.6 Выводы
Заключение
Литература
Приложения

Табл. 1.2. Характеристики бесконтактных преобразователей ультразвука
Характеристика Тип преобразователя
пэп с воздушной связью ЭМАП Лазерный Электро статический
Связующая среда воздух не требуется не требуется не требуется
Расстояние при работе до 15 см не более Змм может быть очень большим, более 1м зависит от напряжённости электрического поля, несколько см
Диапазон частот ЮкГц -25МГц 0,5-10 МГц 20кГц — 50МГц до 10МГц
Типы волн продольные, поперечные, волны Лэмба все типы волн продольные, поперечные, волны Лэмба продольные, поперечные, волны Лэмба
Чувствительность преобразования, дБ излучения -40дБ -20дБ ОдБ -35дБ
приёма -40дБ ■ -20дБ -40дБ -35 дБ
двойного -80дБ -40дБ -40дБ -70дБ
Материал любой материал металлы практически любой металлы
Стоимость приемлемая приемлемая очень высокая невысокая
Метод акустической эмиссии. Одним из вариантов реализации бесконтактного средства дефектоскопии рельсов может служить применение акустико-эмиссионного (АЭ) метода возбуждения ультразвуковых колебаний в сочетании с одним из бесконтактных методов приёма акустических волн (табл. 1.2) [20].
Акустическая эмиссия представляет собой явление генерации волн напряжений, вызванных внезапной перестройкой в структуре материала [12]. Источниками АЭ при качении колеса по рельсу будет являться процесс деформирования, связанный с ростом дефектов, например, трещины или зоны пластической деформации, а также АЭ, вызванная трением поверхностей колеса и рельса [22]. АЭ контроль относится к пассивным акустическим