ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХОСНОГО НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ В РЕЛЬСАХ Р65 МЕТОДОМ АКУСТОУПРУГОСТИ
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2019-1-19-25Ключевые слова:
коэффициенты акустоупругости, электромагнитно-акустический преобразователь, остаточные напряжения, рельсАннотация
Исследованы коэффициенты упругоакустической связи и двухосное напряженное состояние в отрезках рельсов Р65 с помощью измерений скорости поперечных и продольной волн. Измерения с помощью структуроскопа СЭМА и дефектоскопа DIO 1000 проведены на девяти рельсах, один из которых изготовлен по технологии объемной закалки, остальные дифференцированно упрочненные. Измерения проведены с использованием электромагнитно-акустического (ЭМА) и пьезоэлектрического (ПЭП) преобразователей для ввода и приема соответственно поперечных и продольной волн. Преобразователи устанавливались на поверхность катания головки и на боковую поверхность шейки рельса. ЭМА-преобразователь возбуждает две поперечные волны, поляризованные в продольном и поперечном направлении рельса. Волны, отраженные от противоположной стороны образца, принимаются тем же самым преобразователем. Точно такой путь проходит продольная волна, возбуждаемая ПЭП. Полученные значения остаточных напряжений в нескольких сечениях отрезков рельсов оказались неодинаковыми как в каждом отрезке по его длине, так и существенно неодинаковыми в разных образцах, включая образцы, полученные по одной технологии. Для исследования коэффициентов упругоакустической связи k1, k2, k3 из рельса вырезаны головка и подошва, которые сжимали в продольном направлении на машине «INSTRON» с нагрузкой до 240 кН. До начала испытаний по сжатию были измерены начальные значения временных задержек акустических волн. Расчет коэффициентов упругоакустической связи производился по вторым донным отражениям. Коэффициенты акустоупругой связи K1, K2 рассчитывались при нагружении на торцы элементов от 0 до 240 кН. QUOTE Обнаружено, что продольные напряжения QUOTE в рельсах QUOTE выше на два порядка поперечных. Таким образом, наиболее информативным методом акустической тензометрии для определения остаточных напряжений является метод, основанный на регистрации изменения скорости распространения упругих волн, зависящих от напряженного состояния, с использованием электромагнитно-акустического (ЭМА) и пьезоэлектрического (ПЭП) преобразователей для ввода и приема соответственно поперечных и продольной волн.Библиографические ссылки
Самойлович Ю. А. Анализ термонапряженного состояния рельсов при объемной закалке // Металлург. 2011. № 11. С. 65-72.
Формирование полей внутренних напряжений в рельсах при длительной эксплуатации / О. А. Перегудов, К. В. Морозов, В. Е. Громов, А. М. Глезер, Ю. Ф. Иванов // Деформация и разрушение материалов. 2015. № 11. С. 34-37.
Покровский А. М., Воронов Ю. В., Третьяков Д. Н. Численное моделирование температурно-структурного и напряженного состояний в процессе закалки железнодорожного рельса // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2016. № 6 (675). С. 13-20.
Быстродействующая диагностическая акустико-эмиссионная система / А. Н. Серьезнов, В. В. Муравьев, Л. Н. Степанова, С. И. Кабанов, В. Л. Кожемякин, А. Е. Ельцов, Е. Ю. Лебедев // Дефектоскопия. 1998. № 7. С. 8-14.
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. : Машиностроение, 2011. 256 с.
Бехер С. А., Курбатов А. Н., Степанова Л. Н. Использование эффекта акустоупругости при исследовании механических напряжений в рельсах // Вестник РГУПС. 2013. № 2. С. 104-110.
Исследование напряженного состояния рельса с использованием акустоупругости и тензометрии / Л. Н. Степанова, С. А. Бехер, А. Н. Курбатов, Е. С. Тенитилов // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2013. № 7 (655). С. 103-109.
Влияние температуры на задержку времени распространения ультразвуковых волн в рельсе / Л. Н. Степанова, А. Н. Курбатов, Е. С. Тенитилов и др. // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2014. № 5. С. 118-124.
Критерии оценки технического состояния длительно работающего металла оборудования ТЭС на основе акустической структуроскопии / А. Н. Смирнов, Н. В. Абабков, В. В. Муравьев, С. В. Фольмер // Дефектоскопия. 2015. № 2. С. 44-51.
Бехер С. А., Коломеец А. О. Экспериментальная методика измерения динамических сил, действующих на рельсы подкранового пути в реальных условиях эксплуатации // Известия высших учебных заведений. Строительство. 2016. № 3. С. 110-118.
Sukhorukov V. V., Slesarev D. A., Vorontsov A. N. Electromagnetic inspection and diagnostics of steel ropes: Technology, effectiveness and problems. In Materials Evaluation, 2014, vol. 72, pp. 1019-1027.
Antipov A. G., Markov A. A. 3D simulation and experiment on high speed rail MFL inspection. - NDT&E International, 2018, vol. 98, no. 9, pp. 177-185.
Pan S., Zhang D., Zhang E. Quantitative MFL testing technique for strand rope based on a small number of discontinuity samples. In Materials Evaluation, 2018, vol. 76, pp. 1108-1117.
Никитина Н. Е. Акустоупругость. Опыт практического применения. Н. Новгород : ТАЛАМ, 2005. 208 с.
Лазерно-ультразвуковая диагностика остаточных напряжений / М. Я. Марусина, А. В. Федоров, В. А. Быченок, И. В. Беркутов // Измерительная техника. 2014. № 10. С. 34-37.
Никитина Н. Е., Камышев А. В., Казачек С. В. Применение метода акустоупругости для определения напряжений в анизотропных трубных сталях // Дефектоскопия. 2015. № 3. С. 51-60.
Петров К. В., Соков М. Ю., Муравьева О. В. Влияние конструктивных особенностей проходного электромагнитно-акустического преобразователя на результаты контроля цилиндрических объектов // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21. № 2. С. 135-146.
Стрижак В. А., Хасанов Р. Р., Пряхин А. В. Особенности возбуждения электромагнитно-акустического преобразователя при волноводном методе контроля // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21. № 2. С. 159-166.
Муравьева О. В., Соков М. Ю. Влияние глубины залегания дефекта на параметры многократно-теневого электромагнитно-акустического метода контроля прутков // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2016. Т. 19. № 3. С. 46-50.
Исследования структурного и напряженно-деформированного состояния рельсов текущего производства методом акустоупругости / В. В. Муравьев, Л. В. Волкова, А. В. Платунов, И. В.Булдакова, Л. В. Гущина // Вестник ИжГТУ имени М. Т. Калашникова. 2018. Т. 21. № 2. С. 13-23. DOI 10.22213/2413-1172-2018-2-13-23.
Тапков К. А. Моделирование напряженно-деформированного состояния дифференцированно термоупрочненных рельсов // Интеллектуальные системы в производстве. 2018. Т. 16. № 2. С. 78-83. DOI 10.22213/2410-9304-2018-2-78-83.
Информационно-измерительная 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.
Аппаратно-программный комплекс контроля прутков зеркально-теневым методом на многократных отражениях / В. А. Стрижак, А. В. Пряхин, Р. Р. Хасанов, А. Б. Ефремов // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2017. Т. 60. № 6. С. 565-571.
