DE102012013127B4

DE102012013127B4 - Method for predicting the residual life of a product under cyclic loading

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Publication number: DE102012013127B4
Application number: DE201210013127
Authority: DE
Inventors: Aleksandrs Skalozubs; Semjons Skalozubs
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-06-30
Filing date: 2012-06-30
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2032-07-01
Also published as: DE102012013127A1

Abstract

Verfahren zur Prognose der Restlebensdauer eines Erzeugnisses bei zyklischer Belastung, bei welchem man auf die Oberfläche eines Vergleichsmusters zwei Piezowandler in fester Entfernung voneinander anbringt, die oberflächlichen Ultraschallwellen durch den ersten Piezowandler angeregt und vom zweiten Piezowandler empfangen werden, die Laufzeit Te der Ultraschallsignale zwischen den Piezowandlern gemessen wird, die zwei Piezowandler auf die Oberfläche des Erzeugnisses angebracht werden und die Laufzeit T der Ultraschallsignale zwischen den Piezowandlern gemessen wird, die zwei Piezowandler auf die Oberfläche des Erzeugnisses in dem Bereich mit den meisten Defekten angebracht werden, wobei die maximale Laufzeit Tmax erreicht wird, eine zyklische Belastung des Erzeugnisses mit konstanter Belastungsamplitude ausgeführt wird, flache Muster aus dem Werkstoff des Erzeugnisses auf Festigkeit geprüft werden, wobei auf die Oberfläche jedes Musters in am meisten beanspruchten Bereich zwei Piezowandler in fester Entfernung voneinander angebracht werden und die Laufzeiten der Ultraschallsignale zwischen den Piezowandlern gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufzeit T1 der Ultraschallsignale zwischen den Piezowandlern nach dem Erreichen einer Lastspielzahl &Dgr;N des Erzeugnisses gemessen wird, die Prüfung auf Ermüdung an mindestens drei flachen Mustern aus dem Werkstoff des Erzeugnisses ausgeführt wird, die Laufzeit t der Ultraschallsignale zwischen den zwei Piezowandlern der Muster gemessen wird, wobei eine Laufzeit t0vor einer Belastung und die Laufzeiten t1, t2, t3, ..., tnnach N1, N2, N3, ..., Nn Lastspielzahlen gemessen werden, wobei die Muster bei der Messung der Laufzeiten unbelastet sind, wobei die Belastung bei hoher konstanter Belastungsamplitude erfolgt, welche zur Zerstörung der Muster ...Method for forecasting the remaining service life of a product under cyclic loading, in which two piezo transducers are attached to the surface of a reference sample at a fixed distance from one another, the superficial ultrasonic waves are excited by the first piezo transducer and received by the second piezo transducer, the transit time Te of the ultrasonic signals between the piezo transducers is measured, the two piezo transducers are attached to the surface of the product and the transit time T of the ultrasonic signals between the piezo transducers is measured, the two piezo transducers are attached to the surface of the product in the area with the most defects, whereby the maximum transit time Tmax is achieved , a cyclic loading of the product is carried out with a constant load amplitude, flat samples of the material of the product are tested for strength, with two piezowans on the surface of each sample in the most stressed area dler are attached at a fixed distance from each other and the transit times of the ultrasonic signals between the piezo transducers are measured, characterized in that the transit time T1 of the ultrasonic signals between the piezo transducers is measured after the product has reached a number of load cycles ΔN, the fatigue test on at least three flat samples made of the material of the product, the transit time t of the ultrasonic signals between the two piezo transducers of the samples is measured, with a transit time t0 before a load and the transit times t1, t2, t3, ..., tn after N1, N2, N3, ..., Nn number of load cycles can be measured, whereby the samples are unloaded during the measurement of the running times, whereby the load occurs at a high constant load amplitude, which destroys the samples

Description

Die Erfindung bezieht sich zur Diagnostik der Erzeugnisse aus den Baustoffen insbesondere der Röhre für Gas- und Erdölleitungen und dient zur Prognose ihrer Restlebensdauer in den Bedingungen von der dauernden gemeinsamen Einwirkung der beständigen und veränderlichen Belastungen, sowie kann zur beschleunigten Prüfungen auf der Ermüdung den Muster und den Erzeugnisse aus den Baustoffen bei großen Belastungszeiten verwendet werden.The invention relates to the diagnosis of products from the building materials in particular the tube for gas and oil pipelines and serves to predict their residual life in conditions of continuous joint action of constant and variable loads, as well as accelerated tests on fatigue the pattern and the products from the building materials are used at high load times.

Bekannt ist bereits ein Verfahren zur zerstörungsfreien Kontrolle des Schadhaftigkeitsgrades von Metallen der genutzten Elemente für die Heizungsanlage ( RU 2 231 057 ), bei welchem man die Verzögerungszeiten der oberflächlichen Ultraschallwelle in der kontrollierten Zone vom Element im Prozess seines Betriebs und bei seiner Zerstörung, sowie die Verzögerungszeit der erwähnten Welle auf die Oberfläche neuen Elements vor seinem Betrieb misst. Dann werden nach der Formeln, welche im Verfahren vorgelegt werden, der Schadhaftigkeitsgrad vom Metall des Elements und seine Lebensdauer errechnet. Aber dieses Verfahren hat eine Reihe von Mangeln. Erstens, das Verfahren ist verwendbar nur bei statischer Belastung des Erzeugnisses, bei welchem die Lebensdauer der Elemente mit einer Konstruktionsausführung nur wegen natürlichen Auseinanderwerfens unterscheiden. Zweitens, bei der Nutzung dieses Verfahrens ist es nötig, die vorläufigen Prüfungen der Einrichtungselemente unter den Bedingungen ihres Betriebs bis zur Zerstörung auszuführen. Aber das ist die kostspielige und schwierige Aufgabe bei großen Lebensdauer der Elemente.A method is already known for non-destructive control of the degree of damage of metals of the elements used for the heating system ( RU 2 231 057 ), in which one measures the delays of the superficial ultrasonic wave in the controlled zone of the element in the process of its operation and its destruction, as well as the delay time of said wave on the surface of new element before its operation. Then, according to the formulas presented in the process, the degree of damage of the metal of the element and its life are calculated. But this process has a number of shortages. First, the method is usable only with static loading of the product, in which the life of the elements with a construction design differ only because of natural disassembly. Second, when using this method, it is necessary to carry out the preliminary tests of the device elements under the conditions of their operation until destruction. But this is the costly and difficult task with long life of the elements.

Bekannt ist auch ein Verfahren zur Kontrolle der Änderung haltbaren Eigenschaften von Stählen im Prozess ihrer Prüfungen auf der Ermüdung (L. B. Zuev, V. Ya. Tsellermaer, V. E. Gromov and V. V. Muravev. Ultrasonics monitoring of the accumulation of aging damage and recovery of the useful lifetime of industrial Parts// Technical Physics, 1997, Volume 42, Number 9, Pages 1094–1096 oder: Zh. Tekh. Fiz., 67,

9, 123–125), bei welchem man zwei Piezowandler in fester Entfernung voneinander auf die Oberfläche des Musters aus dem Werkstoff aufgestellt werden. Mittels dieser Piezowandler werden die Durchlaufzeiten oberflächlicher Ultraschallwellen im Werkstoff in der Abhängigkeit von den Lastspielzahlen gemessen. Dann beurteilt man von der Größe relativer Änderung dieser Durchlaufzeit über den Schadhaftigkeitsgrad des Werkstoffes. Dieses Verfahren erlaubt die kritischen Lastspielzahlen und die entsprechenden kritischen Werte der relativen Änderungen der Durchlaufzeiten der Ultraschallsignale, welche über der Erschöpftheit der Restlebensdauer des Musters nach heftiger Vergrößerung der Geschwindigkeit dieser Änderung zeigen, zu bestimmen. Das Verfahren hat den Mangel, welcher darin besteht, dass es die funktionale Zusammengang zwischen dem Schadhaftigkeitsgrad des Werkstoffs, der Lastspielzahl und der Belastungsamplitude nicht bestimmt. Deshalb erlaubt dieses Verfahren keine zahlenmäßige Bestimmung der Restlebensdauer des Musters auszuführen. Außerdem bei der Nutzung dieses Verfahrens bei der asymmetrischen Belastung entstehen die Fehler der Bestimmung des Schadhaftigkeitsgrads wegen der Abhängigkeit der Geschwindigkeit oberflächlicher Ultraschallwelle vom Gleichbestandteil der Belastung.Also known is a method for controlling the change in durable properties of steels in the process of their fatigue tests (LB Zuev, V. Ya., Tsellermaer, VE Gromov and VV Muravev., Ultrasonic Monitoring of the Accumulation of Aging Damage and Recovery of the Useful Lifetime of Industrial Parts // Technical Physics, 1997, Volume 42, Number 9, Pages 1094-1096 or: Zh. Tekh. Fiz., 67,

9, 123-125), in which two piezoelectric transducers are placed at a fixed distance from each other on the surface of the pattern of the material. By means of these piezoelectric transducers, the transit times of superficial ultrasonic waves in the material are measured as a function of the number of cycles. Then one judges of the size of relative change of this cycle time on the degree of damage of the material. This method allows to determine the critical numbers of cycles and the corresponding critical values of the relative changes in the transit times of the ultrasonic signals, which show above the fatigue of the remaining life of the sample after greatly increasing the speed of this change. The method has the defect that it does not determine the functional relationship between the degree of material damage, the number of cycles and the load amplitude. Therefore, this method does not allow to make a numerical determination of the remaining life of the sample. Moreover, when using this method in the asymmetric load, the errors of the determination of the degree of damage due to the dependence of the speed of superficial ultrasonic wave arise from the same part of the load.

Außerdem bekannt ist ein Verfahren zur Prognose der Restlebensdauer der Röhre für Gasleitungen, welche die Defekte der Form im Aussehen von Beulen oder Sicken haben (V. N. Agischev. Die Vervollkommnung von den Verfahren zur Bestimmung der Restlebensdauer der Gasleitungen mit den Defekten der Form der Röhre. //Das Autoreferat der Dissertation des Kandidaten der technischen Wissenschaften. Ufa, 2005, s. 16–21 [im Russisch], im Internet http//www.ogbus.ru/authors/Agishev/Agishev_1.pdf)). Bei Anwendung von diesem Verfahren wird der Innendruck in der Röhre der Gasleitung geschaffen. Infolgedessen wird sich das Metall der Röhre der ebenen Verformung untergezogen. Dann werden auf der Oberfläche der Röhre auf dem Gebiet des Defekts der Form zwei Piezowandler, welche man in fester Entfernung voneinander bringt, aufgestellt. Vermittels der Piezowandler werden die Durchlaufzeiten der Verbreitung der oberflächlichen Ultraschallwellen im Metall der Röhre und des Vergleichmusters gemessen. Außerdem wird die Größe maximaler Verformung für einen Zyklus der Belastung im dem Bereich des Defekts des Erzeugnisses durch die Dehnungsmessung gemessen, sowie werden die flachen Muster des Werkstoffs des Erzeugnisses auf die kurzzeitige Festigkeit erprobt. Dabei werden auf der Oberfläche des Musters im am meisten beanspruchten Bereich zwei Piezowandler, welche in fester Entfernung voneinander angebracht werden, aufgestellt. Dann werden die Durchlaufzeit der oberflächlichen Ultraschallwellen und die Größe der plastischen Verformung des Metalls gemessen. Auf dem Grund das Versuchungsergebnis der Muster wird die tarierte Abhängigkeit der relativen Veränderungen der Durchlaufzeiten der oberflächlichen Ultraschallwellen von der plastischen Verformung des Metalls gebaut und nach dieser Abhängigkeit wird die Größe der plastischen Verformung des Metals in der Zone des Defekts der Form der Röhre bestimmt. Darauf werden sich die Bedeutungen der Koeffizienten der Konzentration der Spannungen und des Vorrates der Dauerhaftigkeit aufgegeben und die Restlebensdauer der Röhre wird nach Koffin-Menson Formel berechnet. Die Mängel dieses Verfahren sind die Komplexität der Realisierung der notwendigen Messungen der Verformung des Werkstoffs durch die Dehnungsmessung, welche mit niedriger Ermüdung der Dehnungsgeber gebunden ist, sowie die niedrige Genauigkeit der Prognose der Restlebensdauer infolge der Annäherung der Koffin-Menson Formel und der Ungenauigkeit der in sie eingehenden Koeffizienten der Konzentration der Spannung und des Vorrates der Dauerhaftigkeit. Ein wesentlicher Mangel des Verfahrens ist auch die Schwierigkeit seiner Nutzung für Erzeugnisse aus den niedrigplastischen Werkstoffen oder im Gebiet der mehrzyklischen Ermüdung des Werkstoffs, wenn seine Zerstörung bei der kleinen plastischen Verformung geschieht.Also known is a method for predicting the remaining life of the tube for gas lines having the defects of the shape in the appearance of dents or beads (VN Agischev.) Perfecting the methods for determining the residual life of the gas lines with the tube shape defects. / The authorship of the dissertation of the candidate of the technical sciences Ufa, 2005, pp 16-21 [in Russian], on the Internet http // www.ogbus.ru / authors / Agishev / Agishev_1.pdf)). Using this method, the internal pressure is created in the tube of the gas line. As a result, the metal of the tube is subjected to the plane deformation. Then, on the surface of the tube in the region of the defect of the mold, two piezo transducers, which are brought at a fixed distance from each other, placed. By means of the piezoelectric transducers, the passage times of the propagation of the superficial ultrasonic waves in the metal of the tube and of the comparison pattern are measured. In addition, the amount of maximum deformation for one cycle of the load in the region of the defect of the product is measured by the strain measurement, and the flat patterns of the material of the product are tested for the short-term strength. In this case, on the surface of the pattern in the most stressed area two piezo transducers, which are mounted at a fixed distance from each other, placed. Then, the transit time of the superficial ultrasonic waves and the amount of plastic deformation of the metal are measured. Based on the temptation result of the patterns, the tared dependence of the relative changes in the transit times of the superficial ultrasonic waves on the plastic deformation of the metal is built, and after this dependence, the amount of plastic deformation of the metal in the zone of the defect of the shape of the tube is determined. Then the meanings of the coefficients of the concentration of the tensions and the stock of the durability are given up and the remaining life of the tube is calculated according to the Koffin-Menson formula. The shortcomings of this method are the complexity of realizing the necessary measurements of the deformation of the material by the strain measurement, which with low fatigue of the Strain gauge is bound, as well as the low accuracy of the prognosis of the remaining life as a result of the approach of the Koffin-Menson formula and the inaccuracy of the incoming coefficients of concentration of tension and stock of durability. A major shortcoming of the method is also the difficulty of its use for products made of low-plastic materials or in the field of polycyclic fatigue of the material when its destruction occurs in the small plastic deformation.

Zugrunde des angebotenen Verfahrens liegt die Lösung des Problems der Erhöhung der Genauigkeit der Prognose der Restlebensdauer der Erzeugnisse, auf welche langwierig die statischen und variablen Belastungen einwirken. Das bringt im Endergebnis zur Zerstörung des Werkstoffes der Erzeugnisse infolge der Ermüdung. Außerdem ist dieses Verfahren für die Nutzung bei der großzyklischen Ermüdung der Erzeugnisse aus den wenigplastischen Werkstoffen anwendbar. Das Verfahren erlaubt die notwenigen metrologischen Operationen im Prozess der Belastung des Erzeugnisses zu vereinfachen und zu verringern. Diese Operationen führen sich auf die Messungen nur der Durchlaufzeiten der oberflächlichen Ultraschallwellen im Werkstoff des Erzeugnisses und die entsprechenden Lastspielzahlen zurück.The basis of the proposed procedure is the solution of the problem of increasing the accuracy of the prognosis of the remaining life of the products on which the static and variable loads act for a long time. In the end, this leads to the destruction of the material of the products due to fatigue. Moreover, this method is applicable for use in the large-cycle fatigue of the products from the low-plastic materials. The procedure makes it possible to simplify and reduce the necessary metrological operations in the process of loading the product. These operations are based on the measurements of only the transit times of the superficial ultrasonic waves in the material of the product and the corresponding load cycles.

Die gestellten Probleme entscheiden sich dank dem, dass im bekannten Verfahren der Prognose der Restlebensdauer des Erzeugnisses (die Röhre der Gasleitung mit dem Defekt der Form), bei welchem zwei Piezowandler in fester Entfernung voneinander auf die Oberfläche des Erzeugnisses angebracht werden, die oberflächlichen Ultraschallwellen im Werkstoff des Erzeugnisses durch den ersten Piezowandler angeregt werden und vom zweiten Piezowandler empfangen werden, die Laufzeit T der Ultraschallsignale zwischen den Piezowandlern gemessen wird, die Piezowandler auf die Oberfläche des Erzeugnisses in dem Bereich mit den meisten Defekten angebracht werden, wobei die maximale Laufzeit T_max der Ultraschallsignale erreicht wird, die Laufzeit T_e der Ultraschallsignale zwischen den zwei Piezowandlern, welche in fester Entfernung voneinander auf die Oberfläche eines Vergleichmusters aus dem Werkstoff des Erzeugnisses aufgebracht werden, gemessen wird, die zyklischen Belastung des Erzeugnisses mit konstanter Belastungsamplitude ausgeführt wird, die flachen Muster aus dem Werkstoff des Erzeugnisses auf die Festigkeit geprüft werden, wobei die Laufzeiten der Ultraschallsignale zwischen den zwei Piezowandlern, welche in fester Entfernung voneinander auf die Oberfläche des Musters im am meisten beanspruchten Bereich angebracht werden, gemessen werden, die folgende Unterschiede vorausgesehen sind.The problems are solved thanks to the fact that in the known method of forecasting the remaining life of the product (the pipe of the gas duct with the defect of the mold), in which two piezoelectric transducers are fixed at a fixed distance from each other on the surface of the product, the superficial ultrasonic waves in Material of the product are excited by the first piezoelectric transducer and received by the second piezoelectric transducer, the transit time T of the ultrasonic signals between the piezoelectric transducers is measured, the piezoelectric transducers are mounted on the surface of the product in the area with the most defects, the maximum transit time T _max the ultrasonic signals is measured, the running time T _{e of} the ultrasonic signals between the two piezoelectric transducers, which are measured at a fixed distance from each other applied to the surface of a comparison pattern of the material of the product, the cyclic loading of the product with constant stress amplitude is tested, the flat patterns of the material of the product are tested for strength, with the transit times of the ultrasonic signals between the two piezoelectric transducers, which are mounted at a fixed distance from each other on the surface of the pattern in the most stressed area, measured the following differences are foreseen.

Die zyklische Belastung des Erzeugnisses mit konstanter Belastungsamplitude wird nach dem Erreichen ΔN der Lastspielzahlen eingestellt und wird die Laufzeit T₁ der Ultraschallsignale zwischen Piezowandlern gemessen. Dann werden mindestens drei Muster aus dem Werkstoff des Erzeugnisses mit der gleichen Stufe der Asymmetrie der Spannung, wie im Fall der Belastung des Erzeugnisses, und bei genug großer Belastungsamplitude, welche zur Zerstörung des Musters bei einer erreichbaren Lastspielzahlen führt, auf die Ermüdung geprüft. Dabei werden die zwei Piezowandler in fester Entfernung voneinander auf der Oberfläche jedes Musters in seinen am meisten beanspruchten Bereich aufgestellt. Darauf werden eine Laufzeit to der Signale der oberflächlichen Ultraschallwellen zwischen den zwei Piezowandlern vor einer zu Belastung und die Laufzeiten t₁, t₂, t₃, ..., t_n nach N₁, N₂, N₃, ..., N_n der Belastungszyklen entsprechend gemessen, wobei die Muster bei der Messung der Laufzeiten unbelastet sind. Danach wird die Abhängigkeit der relativen Änderung der Durchlaufzeit [(t_n – t₀)/t₀]_m bei N_nm Lastspielzahl (m- die Nummer des Musters) für jedes Muster bestimmt. Die Belastungen allen Muster werden bei der starker Vergrößerung der Geschwindigkeit der Änderung der Durchlaufzeiten [(t_n – t₀)/t₀]_m mit zunehmender Lastspielzahlen beendigt. Die kritische Bedeutungen der Lastspielzahl N_cm und die dazu entsprechenden kritischen Bedeutungen der relativen Durchlaufzeiten [(t_c – t₀)/t₀]_m werden mittels diese Kriterium bestimmt. Weiter wird die verallgemeinerte Kurve p = f(n) für alle Muster mit der Schadhaftigkeit p = [(t_n – t₀)/t₀]_m/[(t_c – t₀)/t₀]_m und mit der normierten Lastspielzahl n = = N_n/N_c ermittelt. Dann wird diese Kurve p = f(n) durch eine analytische Funktion approximiert. Danach werden die Werte der anfänglichen Schadhaftigkeit p₀ des Erzeugnisses und der Schadhaftigkeit p₁ nach Erreichen von ΔN Lastspielzahl mit p₀ = [(T_max – T_e)/T_e]/[t_c – t₀)/t₀]_mq und p₁ = [(T₁ – T_e)/T_e]/[(t_c – t₀)/t₀]_mq berechnet, wobei ([(t_c – t₀)/t₀]_mq einen quadratischer Mittelwert der kritische Werte der relativen Änderung der Laufzeiten für alle Muster darstellt. Nachdem die Werte der normierten Lastspielzahlen n_o und n₁ werden aus den Werten für p₀ und p₁ mittels der analytischen Funktion für p = f(n) bestimmt und der Restlebensdauer R des Erzeugnisses mittels der Formel R = ΔN(1 – n₁)/(n₁ – n₀) gerechnet.The cyclic loading of the product with a constant load amplitude is set after the ΔN of the load cycle numbers has been reached, and the transit time T _{1 of} the ultrasonic signals between piezo transducers is measured. Then, at least three samples of the material of the product are tested for fatigue at the same stage of asymmetry of stress as in the case of loading of the product and at a sufficiently large stress amplitude which leads to the destruction of the sample with an achievable number of cycles. The two piezo transducers are placed at a fixed distance from each other on the surface of each pattern in its most stressed area. This is followed by a transit time to the signals of the superficial ultrasonic waves between the two piezoelectric transducers before a load and the transit times t ₁ , t ₂ , t ₃ ,..., T _n to N ₁ , N ₂ , N ₃ ,. N _n the load cycles measured accordingly, the patterns are unencumbered in the measurement of the transit times. Thereafter, the dependence of the relative change of the sweep time [(t _n -t ₀ ) / t ₀ ] _m at N _nm load cycle number (m- the number of the pattern) is determined for each pattern. The loads on all samples are terminated with the increase in the rate of change of the cycle times [(t _n -t ₀ ) / t ₀ ] _m with increasing load cycle numbers. The critical meanings of the number of cycles N _cm and the corresponding critical meanings of the relative cycle times [(t _c -t ₀ ) / t ₀ ] _m are determined by means of this criterion. Furthermore, the generalized curve p = f (n) for all patterns with the defectiveness p = [(t _n -t ₀ ) / t ₀ ] _m / [(t _c -t ₀ ) / t ₀ ] _m and with the normalized Number of cycles n = = N _n / N _c determined. Then this curve p = f (n) is approximated by an analytic function. Thereafter, the values of the initial defectiveness p _{0 of} the product and the defectiveness p ₁ after reaching ΔN duty cycle number become p ₀ = [(T _max -T _e ) / T _e ] / [t _c -t ₀ ) / t ₀ ] _mq and p ₁ = [(T ₁ - T _e ) / T _e ] / [(t _c -t ₀ ) / t ₀ ] _mq , where ([(t _c -t ₀ ) / t ₀ ] _{mq is} a root-mean-squared value The values of the normalized load cycles n _o and n ₁ are determined from the values for p ₀ and p ₁ by means of the analytic function for p = f (n) and the residual life R of the product by means of the formula R = ΔN (1-n ₁ ) / (n ₁ -n ₀ ).

Die mit Hilfe des angebotenen Verfahrens erreichbaren Vorteile bestehen darin, dass es erlaubt, die Genauigkeit der Prognose der Restlebensdauer der Erzeugnisse bei seinen kleinzyklischen oder großzyklischen Belastung zu erhöhen, sowie es ist zu den Erzeugnisse aus den wenigplastischen Werkstoffen anwendbar. Der Vorteil dieses Verfahrens ist auch die Ausschließung von sehr komplizierten und arbeitintensiven Operationen, welche mit den Messungen der Verformungen in der defekten Zone des Erzeugnisses verbunden sind.The advantages obtainable by means of the proposed method are that it makes it possible to increase the accuracy of the prognosis of the remaining life of the products at its small-cyclic or large-cyclic load, and it is applicable to the products of low-plastic materials. The advantage of this method is also the exclusion of very complicated and labor-intensive operations, which are associated with the measurements of the deformations in the defective zone of the product.

Die Möglichkeit der Verwirklichung des dargestellten Verfahrens ist auf dem Beispiel vorgeführt. Die experimentalen Ergebnisse, welche im Artikel (L. B. Zuev, V. Ya. Tsellermaer, V. E. Gromov and V. V. Muravev. Ultrasonics monitoring of the accumulation of aging damage and recovery of the useful lifetime of idustrial Parts //Technical Physics, 1997, Volume 42, Number 9, Pages 1094–1096 oder: Zh. Tekh. Fiz., Band 67,

9, s. 123–125) und in der Dissertation (O. V. Sosnin. Die Evolution der strukturellen Phasenzustände in den Stählen bei der Ermüdung und die Mechanismen der Stromimpulseinwirkung// Die Dissertation des Doktors physikalisch-mathematischen Wissenschaften, Barnaul, 2004, 461 s.) gebracht sind, sind verwendet worden. Im erwähnten Artikel werden die Kurven der Abhängigkeiten der relativen Veränderung der Geschwindigkeit (ν – ν₀)/ν₀ der oberflächlichen Ultraschallwellen von der Lastspielzahlen N auf der Zeichnung 1 dargestellt. Diese Angaben sind bei den Prüfungen auf Ermüdung der flachen Muster aus dem Stahl St45 mit den konstanten Amplituden der zyklischen Belastung erhalten worden. Für drei Kurven haben die kritische relative Werte der Änderungen der Geschwindigkeiten der Ultraschallswelle [(ν_c – ν₀)/ν₀]₁ = 1,10%, [(ν_c- ν₀)/ν₀]₂ = 1,18%, [(ν_c – ν₀)/ν₀]₃ = 1,22% bei den kritischen Lastspielzahlen N_c1 = 11000, N_c2 = 8000 und N_c3 = 3000 entsprechend zusammengestellt. Der quadratische Mittelwert N_cmq der Bedeutungen der kritischen relativen Veränderungen der Geschwindigkeit der Ultraschallwelle gleich 1,1677%. Aufgrund dieser Angaben, sowie der laufenden Bedeutungen [(ν – ν₀)/ν₀]_m und N_m, wurden für alle Kurven die Größen der Schadhaftigkeit p = [(ν – ν₀)/ν₀]_m/[(ν_c – ν₀)/ν₀]_m und die entsprechenden normierten Bedeutungen der Lastspielahlen n_m = N_m/N_cm ausgerechnet. Die Abhängigkeit p = f(n), welche in der Form von den experimentalen Punkten auf der grafischen Darstellung der 1 vorgestellt wird, ist von der Funktion der Art f(n) = an + (1 – a)[1 – exp(–τn)] approximiert worden. Die Suche der Koeffizienten a und τ wird mittels der Minimierung der zweckbestimmten Funktion, welche die Summe der Quadrate der Abweichungen der experimentalen Punkte von der Kurve der Approximation darstellt, erzeugt. Die minimale Bedeutung der zweckbestimmten Funktion hat die Werte 0,021 bei a = 0,34 und τ = 12 gebildet.The possibility of implementation of the illustrated method is demonstrated on the example. The experimental results reported in the article (LB Zuev, V. Ya., Tsellermaer, VE Gromov and VV Muravev. Ultrasonics monitoring of the accumulation of aging damage and recovery of the useful lifetime parts // Technical Physics, 1997, Volume 42, Number 9, Pages 1094-1096 or: Zh. Tekh. Fiz., Volume 67,

9, s. 123-125) and in the dissertation (OV Sosnin.) Evolution of structural phase states in steels at fatigue and mechanisms of current impulse action // Dissertation of the doctor of physico-mathematical sciences, Barnaul, 2004, 461 s.) have been used. In the mentioned article, the curves of the dependencies of the relative change of the velocity (ν - ν ₀ ) / ν _{0 of} the superficial ultrasonic waves from the load cycles N on the drawing 1 are shown. This information has been obtained during tests for fatigue of flat steel St45 samples with constant cyclic load amplitudes. For three curves, the critical relative values of changes in the velocities of the ultrasonic wave have [(ν _c - ν ₀ ) / ν ₀ ] ₁ = 1.10%, [(ν _c - ν ₀ ) / ν ₀ ] ₂ = 1.18 %, [(ν _c - ν ₀ ) / ν ₀ ] ₃ = 1.22% for the critical load cycles N _c1 = 11000, N _c2 = 8000 and N _c3 = 3000. The root-mean-square value N _{cmq of} the meanings of the critical relative changes of the velocity of the ultrasonic wave is 1.1677%. On the basis of these data, as well as the current meanings [(ν - ν ₀ ) / ν ₀ ] _m and N _m , the sizes of the defect p = [(ν - ν ₀ ) / ν ₀ ] _m / [(ν _c - ν ₀ ) / ν ₀ ] _m and the corresponding normalized meanings of the load cycles n _m = N _m / N _{cm are} calculated. The dependence p = f (n), which in the form of the experimental points on the graph of the 1 has been approximated by the function of the type f (n) = an + (1 - a) [1 - exp (-τn)]. The search of the coefficients a and τ is produced by minimizing the dedicated function, which is the sum of the squares of the deviations of the experimental points from the curve of the approximation. The minimal meaning of the dedicated function has formed the values 0.021 at a = 0.34 and τ = 12.

Für die Prognose der Restlebensdauer des Musters vermittels des angebotenen Verfahrens, sowie für die Bewertung seiner Genauigkeit, wird die experimental abgenommene Abgängigkeit [(ν – ν₀)/ν₀] = F(N) für das Muster aus Stahl St45 verwendet. Diese Abhängigkeit wird als die grafische Darstellung auf der Zeichnung 2.4 (S.96 der oben erwähnten Dissertation O. V. Sosnin) gebracht. Aus dieser Abhängigkeit es folgt, dass relative Änderungen der Geschwindigkeit der Ultraschallswellen [(ν_No – ν₀)/ν₀] und [(V_N1 – ν₀)/ν₀] bei N₀ = 5000 und bei N₁ = 10000 entsprechend 0,313% und 0,493% zusammenstellen. Die kritische Lastspielzahl N_c ist 120000 gleich. Die Schadhaftigkeiten des Werkstoffs des Musters sind p₀ = 0,313/1,1677 = 0,268 bei N₀ = 5000 und p₁ = 0,493/1,1677 = 0,4222 bei N₁ = 10000 gleich. Die normierten Lastspielzahlen n₀ und n₁, welche die Schadhaftigkeiten p₀ und p₁ entsprechen, wurden von der Methode der Auslese nach der Formel der Kurve der verallgemeinerten Schadhaftigkeit p = 0,34n + 0,66[1 – exp(–12n)] ausgerechnet. Diese normierten Lastspielzahlen haben die Bedeutungen n₀ = 0,04055 und n₁ = 0,07643. Die Restlebensdauer R des Musters ist R = (N₁ – N₀)(1 – n₁)/(n₁ – n₀) = (10000 – 5000)(1 – 0,07643)/(0,07643 – 0,04055) = = 128703 gleich. Die experimental bestimmte Restlebensdauer R_E des Musters stellt N_c – N₁ = 120000 – 10000 = 110000 zusammen. Der relative Fehler ΔR/R_E von der Prognose der Restlebensdauer ist (128703 – 110000)/110000 = 0,17 = 17% gleich.For the prognosis of the remaining life of the sample by means of the offered method, as well as for the evaluation of its accuracy, the experimentally accepted absorbance [(ν - ν ₀ ) / ν ₀ ] = F (N) is used for the pattern of steel St45. This dependency is presented as the graphical representation on the drawing 2.4 (p.96 of the above-mentioned dissertation OV Sosnin). From this dependence it follows that relative changes in the velocity of the ultrasonic waves [(ν _No - ν ₀ ) / ν ₀ ] and [(V _N1 - ν ₀ ) / ν ₀ ] at N ₀ = 5000 and at N ₁ = 10000 respectively Put together 0.313% and 0.493%. The critical load cycle number N _c is equal to 120000. The defects of the material of the sample are p ₀ = 0.313 / 1.1677 = 0.268 at N ₀ = 5000 and p ₁ = 0.493 / 1.1677 = 0.4222 at N ₁ = 10000. The normalized load cycles n ₀ and n ₁ corresponding to the defects p ₀ and p ₁ were determined by the method of readout according to the formula of the curve of generalized defectiveness p = 0.34n + 0.66 [1-exp (-12n) ] calculated. These normalized load cycles have the meanings n ₀ = 0.04055 and n ₁ = 0.07643. The residual life R of the sample is R = (N ₁ -N ₀ ) (1-n ₁ ) / (n ₁ -n ₀ ) = (10000-5000) (1-0.07643) / (0.07643-0, 04055) = = 128703 same. The experimentally determined residual life R _{E of} the sample composes N _c - N ₁ = 120000 - 10000 = 110000. The relative error ΔR / R _E of the residual life prognosis is equal to (128703 - 110,000) / 110,000 = 0.17 = 17%.

Die relativen Fehler der Prognose der Restlebensdauer (der Röhre der Gasleitungen) mittels des bekannten Verfahrens, welches im erwähnten Autoreferat der Dissertation des V. N. Agischev beschreiben wurde, wurden nach den Daten, die auf S. 20 dieses Autoreferates gebracht sind, berechnet. Diese Fehler befinden sich für verschiedene Muster der Röhre in den Grenzen – (7–74)%.The relative errors of the prognosis of residual life (tube of gas pipelines) by means of the known method described in the mentioned authorship of the dissertation of V. N. Agischev were calculated according to the data given on page 20 of this authorship. These errors are within the limits for various tube patterns - (7-74)%.

Claims

Method for predicting the residual life of a product under cyclic loading, in which two piezoelectric transducers are mounted at a fixed distance from one another on the surface of a comparison pattern, the superficial ultrasonic waves are excited by the first piezoelectric transducer and received by the second piezo transducer, the transit time T _{e of} the ultrasonic signals between the two Piezo transducers is measured, the two piezo transducers are mounted on the surface of the product and the transit time T of the ultrasonic signals between the piezo transducers is measured, the two piezo transducers are mounted on the surface of the product in the area with the most defects, the maximum transit time T _max is achieved, a cyclic loading of the product is carried out with a constant load amplitude, flat patterns of the material of the product to be tested for strength, with the surface of each pattern in the most stressed area two Piezo converters are mounted at a fixed distance from each other and the transit times of the ultrasonic signals between the piezoelectric transducers are measured, characterized in that the transit time T _{1 of} the ultrasonic signals between the piezoelectric transducers after reaching a load cycle number .DELTA.N of the product is measured, the test for fatigue at least three flat Running patterns of the material of the product, the transit time t of the ultrasonic signals between the two Piezo transducers of the pattern is measured, with a running time t ₀ before a load and the running times t ₁ , t ₂ , t ₃ , ..., t _n to N ₁ , N ₂ , N ₃ , ..., N _n measured load cycles with the samples being unloaded in the measurement of the transit times, the load occurring at a high constant load amplitude which leads to the destruction of the samples with an achievable duty cycle, the relative change of the transit time (t _n -t ₀ ) / t ₀ at N _n is determined for each pattern, the loads of the pattern at high magnification the rate of change of the cycle times (t _n - t ₀₎ / are ₀ terminated with increasing number of cycles t, the corresponding to critical load cycles N _cm and the critical values of the relative Changes in throughput times [(t _c -t ₀ ) / t ₀ ] _{m are determined} for each pattern m, a generalized curve p = f (n) for all patterns with p = [(t _n -t ₀ ) / t ₀ ] / [(t ₀ -t ₀ ) / t ₀ ], n = N _n / N _c er is averaged and this curve is approximated by an analytic function, the initial defectiveness p _{0 of} the product and the defectiveness p ₁ after reaching ΔN load cycles, with p ₀ = [(T _max -T _e ) / T _e ] / [(t _c - t ₀ ) / t ₀ ] _mq and p ₁ = [(T ₁ - T _e ) / T _e ] / [(t _c -t ₀ ) / t ₀ ] _mq , where [(t _c -t ₀ ) / t ₀ ] _{mq represents} a root mean square of the critical values of the relative changes of the transit times for all patterns, the values of the normalized load cycles n ₀ and n ₁ from the values for p ₀ and p ₁ by means of the analytic function for p = f (n ) and the remaining life of the product is calculated using the formula R = ΔN (1-n ₁ ) / (n ₁ -n ₀ ).