INVESTIGATION OF BIAXIAL STRESS STATE IN R65 RAILS BY ACOUSTOELASTICITY METHOD
DOI:
https://doi.org/10.22213/2410-9304-2019-1-19-25Keywords:
acoustoelasticity coefficients, electromagnetic acoustic transducer, residual stresses, railAbstract
The elastic-acoustic coupling coefficients and the biaxial stress form in R65 rail segments were investigated in this work by measuring the velocity of transverse and longitudinal waves. Measurements were made on nine rails by using structuroscopy SAM and DIO 1000 flaw detector; one of the rails was made according to the technology of bulk hardening, the other one was differentially hardened. Measurements were conducted by using electromagnetic-acoustic (EMA) and piezoelectric (PEP) converters for input and reception of transverse and longitudinal waves. The converters were mounted on the pommel tread and on the side surface of the rail neck. EMA-converter stimulates two transversal waves polarized in the longitudinal and transverse direction of the rail. Waves reflected from the opposite side of the sample are received by the same transducer. The longitudinal wave is stimulated by the PEP the same way. The received residual stress imports in some sections of rail segments became unequal both in each segment along its length and in various samples including samples made by the same technology. The pommel and the sole was cut from the rail to research the elastic-acoustic coupling coefficients k1, k2, k3 by compressing in the longitudinal direction on the machine "INSTRON" with the load up to 240 kN. The initial values of time delays of acoustic waves were measured before testing the compression. The calculation of elastic-acoustic coupling coefficients was produced by the second data reflect. The elastic-acoustic coupling coefficients k1, k2 were calculated under loading on the ends of the elements from 0 to 240 kN. It was detected that longitudinal stresses in rails are two digits higher than transverse waves. Thus, the most informative method of acoustic strain measurement for determining residual stresses is the technique, based on registering changes of the elastic waves extension speed, dependent on the stress condition by using electromagnetic-acoustic (EMA) and piezoelectric (PEP) converters for input and reception of transverse and longitudinal waves.References
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.
