Исследование остаточных напряжений в элементах конструкций ЯЭУ методом сверления отверстий и цифровой спекл интерферометрии

• Автор: Апальков, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 05.14.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 173 с. : ил.

Введение.

1.ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕТОДА ЦИФРОВОЙ СПЕКЛ ИНТЕРФЕРОМЕТРИИ ОБЗОР .

1.1. Спеклэффект

1.1.1. Субъективные и объективные спекл структуры

1.1.2. Структура методов спекл интерферометрии.

1.2. Корреляционная спекл интерферометриия.

1.2.1. Образование полос спекл корреляции

1.2.2. Цифровое вычитание изображений .

1.2.3. Измерение нормальной к поверхности тела компоненты вектора перемещения.

1.2.4. Измерение тангенциальной к поверхности тела компоненты век тора перемещения

Выводы по главе

2. МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ .
2.1. Регистрации полей трех компонент вектора перемещения . .
2.1.1. Оптическая схема цифрового спекл интерферометра . . . .
2.1.2. Экспериментальная установка для измерения полей трех компонент
вектора перемещения.
2.1.3. Оценка взаимного влияния друг на друга измеряемых полей переме
2.1.4. Влияние глубины резкости изображающей системы
2.1.5. Введение дополнительного поля перемещений
2.1.6. Разработка мобильных устройств для регистрации полей перемещений
2.2. Методика определения остаточных напряжений с помощью зондирующего отверстия по данным измерений перемещений методом цифровой спекл интерферометрии
2.2.1. Основные уравнения и исходная информация для определения остаточных напряжений
2.2.2. Расчет базисных функций единичных перемещений . . . .
2.2.3. Режимы изготовления зондирующего отверстия.
2.2.4. Определение знака остаточных напряжений
Выводы но главе 2.
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ПРОВЕРКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ.
3.1. Тестирование методики на образцах, деформируемых в условиях одноосного растяжения
3.1.1. Образец и устройство для его растяжения
3.1.2. Результаты измерения упругих напряжений
3.2. Тестирование методики на образцах, деформируемых в условиях изгиба.
3.2.1. Образец и схема его нагружения.
3.2.2. Анализ заданных и измеренных упругих напряжений . .
3.2.3. Диапазон измеряемых напряжений сравнение с ГИ
3.3. Тестирование методики на образцах, деформируемых в условиях двухосного напряженного состояния
3.3.1. Квадратная пластина и схема ее нагружения при четырехточечном
3.3.2. Сравнение заданных и измеренных упругих напряжений . . .
3.3.3. Исследование остаточных напряжений в зоне стыкового сварного шва в плоских образцах сравнение с ГИ
3.3.4. Спекл интерферограммы, получаемые при различных соотношениях между главными напряжениями .
3.3.5. Погрешности определения остаточных напряжений
Выводы но главе
4. ИССЛЕДОВАНИЕ ОСТАТОЧНЫХ СВАРОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ТРУБОПРОВОДАХ
4.1. Исследования остаточных сварочных напряжений в токоподводе системы охлаждения электропечи остекловывания жидких ВАО ЭП
4.1.1. Образцы со сварными швами.
4.1.2. Анализ результатов измерения остаточных напряжений в двух образцах
4.2. Исследование остаточных напряжений в зоне сварного соединения трубопровода ДУ0 реактора РБМК1 ООО
4.2.1. Образец со сварным швом.
4.2.2. Результаты измерений остаточных напряжений и их анализ . .
Выводы по главе
5. ОЦЕНКА ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ОБЕЧАЙКЕ КОРПУСА РЕАКТОРА ВВЭР . . .
5.1. Обечайка корпуса реактора ВВЭР
5.1.1. Изготовление обечайки.
5.1.2. Схема разрезки обечайки.
5.2. Численное моделирование процесса образования остаточных напряжений в обечайке.
5.2.1. Моделирование остаточных напряжений в наплавке
5.2.2. Моделирование процесса вырезания из обечайки темплста . .
5.2.3. Исследование остаточных напряжений в плоских образцах. .
5.3. Экспериментальное исследование остаточных напряжений на поверхности темплстов методом ЦСИ.
5.3.1. Исследование остаточных напряжений на внутренней поверхности
темплета X.
5.3.4. Исследование остаточных напряжений на боковой поверхности
темплета XI5 в основном металле
5.3.4. Исследование остаточных напряжений на внутренней поверхности
темп лета Х.
5.4. Анализ результатов исследований
Выводы по главе 5 . . . . .
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Таким образом, метод ЦСИ, сочетающий в себе преимущества когерентнооптических методов бесконтактность, высокую чувствительность, отсутствие предварительных операций над объектом исследования с оперативностью и обработкой соответствующего цифрового сигнала, следует считать наиболее перспективным методом получения деформационного отклика, получаемого при разрезке детали или нанесении зондирующего отверстия и обусловленного снятием ОН по освобождаемым поверхностям. Информация о деформировании поверхности исследуемого объекта фиксируется цифровой видео камерой, поступает в компьютер, оцифровывается и хранится в виде числовых файлов . Непосредственным результатом эксперимента на этапе получения первичной информации являются интерферо
граммы системы полос, интерференционные порядки которых определяются отдельными компонентами полей перемещений. Наличие большого объма экспериментальной информации обеспечивает возможность построения более совершенных моделей, используемых при интерпретации данных эксперимента, что способствует повышению надежности окончательных результатов исследований . Метод ЦСИ находит вс более широкое применения в экспериментальной механике. В последние годы он активно используется для исследования механических свойств материалов , обнаружения дефектов в конструкциях , динамических характеристик конструкций , деформационного отклика при вдавливании индентора и т. Экспериментальные данные, полученные методом ЦСИ, используются для верификации пакетов прикладных программ расчта НДС конструкций на основе метода конечных элементов МКЭ . Исследования ОН методом ЦСИ можно проводить как в лабораторных, так и в нолевых условиях, что стало возможным при появлении необходимого оборудования с автономным электропитанием одномодовыс полупроводниковые лазеры, компьютер типа Ноутбук. Следует отметить следующее преимущество применения данного метода в условиях, вредных или опасных для обслуживающего персонала в отличие от методов тензометрии и фотоупругих покрытий, метод ЦСИ не требует предварительной подготовки поверхности, а, следовательно, время нахождения персонала в опасной зоне существенно уменьшается и, с учетом монтажа интерференционной установки, выполнения зондирующего отверстия и регистрации полей перемещений до и после засвсрловки не превышает нескольких минут для одной точки исследования. МНК. Вместе с тем до недавнего времени в отечественной литературе отсутствовали публикации, связанные с использованием метода ЦСИ для исследования остаточных напряжений. Цель диссертационной работы состояла в разработке метода и аппаратуры для регистрации остаточных сварочных напряжений с помощью зондирующих отверстий по данным измерений полей перемещений методом цифровой спекл интерферометрии, а также в их применении к исследованию ОН в ответственных элементах конструкций ЯЭУ. ОН. Практическое применение разработанных подходов для исследования остаточных напряжений в типовых элементах ЯЭУ в токоподводе системы охлаждения электропечи остекления жидких высокоактивных отходов ЭП, в трубопроводе Ду0 первого контура реактора РБМК, в цилиндрической обечайке корпуса реактора ВВЭР. ЯЭУ, имеющие научный и практический интерес. Практическая значимость работы. ВВЭР, выполненной по штатной технологии. Указанные исследования проводились в следующих проектных и научноисследовательских организациях МИФИ, Институт Машиноведения им. А.А. Благонравова ИМАШ РАН, ИЦП МАЭ. Достоверность и обоснованность научных результатов и выводов подтверждается значительным количеством тестовых экспериментов, а также сравнительным анализом с результатами, полученными расчетными и другими экспериментальными методами голографической интерферометрии и методом оптическичувствительных покрытий как в тестовых экспериментах, так и на натурных конструкциях ЯЭУ. Разработка специализированного электронного спеклинтерферометра для регистрации величин перемещений в окрестности зондирующего отверстия и идентификации их направлений методом дополнительного оптического фазового сдвига.