МОДЕЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ДИФФЕРЕНЦИРОВАННО ТЕРМОУПРОЧНЕННЫХ РЕЛЬСОВ
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2018-2-78-83Ключевые слова:
неразрушающий контроль, акустоупругость, рельс, напряженно-деформированное состояние, моделирование, остаточные напряженияАннотация
Одной из наиболее часто встречающихся причин разрушения рельсов является высокое значение остаточных напряжений. В процессе производства рельсов остаточные напряжения могут возникать в процессе прокатки, термообработки, правки и рихтовки. В настоящее время приемо-сдаточные испытания включают в себя контроль по измерению расхождения паза рельса после прорезания шейки рельса на глубину 600 мм, а также измерение остаточных напряжений в подошве рельса до и после вырезки темплета с наклеенным тензодатчиком. В данной работе рассмотрен вопрос о связи значений расхождения паза и напряжения в подошве с остаточными напряжениями в отдельных элементах рельса, полученных методом акустической тензометрии. Для выявления данной зависимости было выполнено разрезание рельса на отдельные элементы (головка, шейка, подошва), после чего в каждом элементе было проведено измерение напряжений методом акустической тензометрии. Моделирование проводилось методом конечных элементов в программной среде Comsol Multiphysics. По результатам моделирования и экспериментальных исследований предлагается браковочный критерий для контроля остаточных напряжений в случае прозвучивания сечения рельса со стороны поверхности катания: полученные значения сжимающих напряжений должны находиться в пределах σ int = -52…-80 МПа.Библиографические ссылки
Микроструктура закаленных рельсов / В. Е. Громов, А. Б. Юрьев, К. В. Морозов, Ю. Ф. Иванов. Новокузнецк : Интер-Кузбасс, 2014. 213 с.
Оценка накопления дефектов при усталости акустическим методом / В. В. Муравьев, Л. Б. Зуев, К. Л. Комаров, В. Б. Харитонов, В. Н. Чаплыгин // Проблемы машиностроения и надежности машин. 1994. № 4. С. 103-107.
Муравьев В. В., Степанова Л. Н., Кареев А. Е. Оценка степени опасности усталостных трещин при акустико-эмиссионном контроле литых деталей тележки грузового вагона // Дефектоскопия. 2003. № 1. С. 63.
Диагностика, повреждаемость и ремонт барабанов котлов высокого давления / Н. В. Абабков, Н. И. Кашубский, В. Л. Князьков, А. Ф. Князьков, Э. В. Козлов, Н. А. Конева, Н. М. Макаров, В. В. Муравьев, Н. А. Попова, А. Н. Смирнов, С. В. Фольмер ; под ред. А. Н. Смирнова. М., 2011. 256 с.
Связь спектра сигналов АЭ с процессом усталостного развития трещин в металлических образцах / Л. Н. Степанова, А. Н. Серьезнов, В. В. Муравьев, А. Л. Бобров, В. Н. Чаплыгин, Е. Ю. Лебедев, С. И. Кабанов, С. А. Катарушкин, В. Л. Кожемякин // Контроль. Диагностика. 1999. № 2. С. 5-8.
Муравьев В. В. Взаимосвязь скорости ультразвука в сталях с режимами их термической обработки // Дефектоскопия. 1989. № 2. С. 66-68.
Оценка остаточных напряжений в рельсах с использованием электромагнитно-акустического способа ввода-приема волн / В. В. Муравьев, Л. В. Волкова, В. Е. Громов, А. М. Глезер // Деформация и разрушение материалов. 2015. № 12. С. 34-37.
Буденков Г. А., Муравьев В. В., Коробейникова О. В. Исследование напряженно-деформированного состояния ободьев цельнокатанных вагонных колес методом акустической тензометрии // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2009. Т. 6. № 3. С. 111-117.
Sereznov A. N., Muravev V. V., Stepanova L. N., Kabanov S. I., Kozhemyakin V. L., Eltsov A. E., Lebedev E. Yu. Rapidly working diagnostic acoustic emission system // Дефектоскопия. 1998. № 7. С. 8-14.
Муравьев В. В., Бояркин Е. В. Неразрушающий контроль структурно-механического состояния рельсов текущего производства по скорости ультразвуковых волн // Дефектоскопия. 2003. Т. 9. № 3. С. 24-33.
Deputat J., Szelazek J., Kwaszczynska-Klimek A. and Miernik A. Experiences in Ultrasonic Measurement of Rail Residual Stresses. O. Orringer et al. (eds.), "Residual Stress in Rails", KLUWER ACADEMIC PUBLISHERS, 1, pp. 169-183, (1992)
Исследование напряженного состояния рельса с использованием акустоупругости и тензометрии / Л. Н. Степанова, С. А. Бехер, А. Н. Курбатов и др. // Изв. вузов. Строительство. 2013. № 7. С. 103-109.
Покровский А. М., Третьяков Д. Н. Численное моделирование температурно- структурного состояния железнодорожного рельса при его закалке // Наука и образование. МГТУ имени Н. Э. Баумана. Электрон. журн. 2015. № 7. С. 1-13.
Schneider E., Herzer R.Ultrasonic Evaluation of Stresses in the Rims of Railroad Wheels. NDTnet - June 1998, Vol. 3, no. 6.
Оценка напряженно-деформированного состояния рельсов методами конечных элементов и акустоупругости / В. В. Муравьев, Л. В. Волкова, А. В. Платунов, И. В. Булдакова // Деформация и разрушение материалов. 2017. № 1. С. 41-44.
Электромагнитно-акустический метод исследования напряженно-деформированного состояния рельсов / В. В. Муравьев, Л. В. Волкова, А. В. Платунов, В. А. Куликов // Дефектоскопия. 2016. № 7. С. 12-19.
Муравьев В. В., Стрижак В. А., Пряхин А. В. Исследование внутренних напряжений в металлоконструкциях методом акустоупругости // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82, № 12. С. 52-57.
Локализация сигналов акустической эмиссии в металлических конструкциях // А. Н. Серьезнов, В. В. Муравьев, Л. Н. Степанова и др. // Дефектоскопия. 1997. № 10. С. 79-84.
Муравьев В. В., Волкова Л. В., Лапченко М. А. Ультразвуковой контроль остаточных напряжений в бандажах локомотивных колес при производстве // Дефектоскопия. 2015. № 5. С. 3-6.
Информационноизмерительная система возбуждения, приема, регистрации и обработки сигналов электромагнитно-акустических преобразователей / В. А. Стрижак, А. В. Пряхин, С. А. Обухов, А. Б. Ефремов // Интеллектуальные системы в производстве. 2011. № 1. С. 243-250.
