RU2170923C1 - Способ диагностики работоспособности металлоконструкций - Google Patents
Способ диагностики работоспособности металлоконструкций Download PDFInfo
- Publication number
- RU2170923C1 RU2170923C1 RU99127189A RU99127189A RU2170923C1 RU 2170923 C1 RU2170923 C1 RU 2170923C1 RU 99127189 A RU99127189 A RU 99127189A RU 99127189 A RU99127189 A RU 99127189A RU 2170923 C1 RU2170923 C1 RU 2170923C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- check
- optical properties
- degree
- fatigue wear
- change
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для диагностики усталостного износа металлоконструкций (МК) и прогнозирования остаточного ресурса. В заявляемом способе определяют каким-либо известным методом наиболее вероятные места разрушения МК и подготавливают контрольные площадки (КП) в наиболее вероятных местах разрушения. Подготовка КП заключается в зачистке их поверхностей до шероховатости Rа= 0,16-0,032 мкм. Устанавливают датчики для исследования оптических свойств поверхности КП. Линейные размеры каждой из КП должны быть больше линейных размеров световой марки оптической части оптоэлектронного преобразователя. Зарегистрированное и проанализированное с помощью компьютера изменение сигналов оптоэлектронных преобразователей характеризует изменение оптических свойств поверхности КП под действием нагружения в процессе эксплуатации. Обнаружение и количественная оценка изменений оптических свойств поверхности КП служат мерой степени усталостного износа исследуемой МК и степени ее работоспособности. Технический результат - повышение надежности и разрешающей способности диагностики работоспособности металлоконструкций с возможностью наблюдения и прогнозирования динамики процесса накопления усталостного износа во времени. 1 табл., 2 ил.
Description
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для диагностики усталостного износа металлоконструкций и прогнозирования остаточного ресурса.
Известен способ определения места появления трещин (Патент РФ N 2006846, кл. C 01 M 27/20, БИ N 2, стр. 132, 1994), заключающийся в том, что на поверхность конструкции предварительно укрепляют через изоляционную прокладку протяженные элементы проводящей фольги. Их объединяют в суммарные ветви таким образом, что объединяющий элемент ветви образует старшую ступень разветвления и так далее до окончания ветви. На элементы младшей ступени ветви подают весовые токи, сформированные со значениями, отличными для каждого элемента младшей ступени. На объединяющем элементе ветви измеряют суммарный ток и сравнивают его с известным значением тока целой ветви. Разницу токов сравнивают с величинами токов, протекавших через элементы всех ступеней ветви. По результату сравнения регистрируют элементы, на которых есть ток, как целые, а остальные характеризуют место появления трещин. Недостатком способа является низкая разрешающая способность, сложность конструктивной реализации и невозможность наблюдения за динамикой процесса накопления усталостного износа.
Наиболее близким является способ контроля трещинообразования (авт.св. N 1750342, кл. C 01 B 7/16, БИ N 2, стр. 132, 1994), заключающийся в том, что на контролируемой металлоконструкции определяются места наиболее вероятного разрушения. В наиболее вероятных местах разрушения подготавливаются контрольные площадки, на которые электроизолировано закрепляют датчики целостности. Датчики целостности представляют собой проводники, расположенные зигзагообразными петлями, с параллельными участками, которые ориентированы перпендикулярно направлению развития ожидаемой трещины. Расстояние между параллельными участками не превышает допустимую длину трещины. Проводник подключают к вычислительному блоку. При прохождении трещины под проводником происходит его разрыв, что отражается на показаниях вычислительного блока. Недостатком способа является низкая разрешающая способность и невозможность наблюдения за динамикой процесса накопления усталостного износа.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности и разрешающей способности диагностики работоспособности металлоконструкций с возможностью наблюдения и прогнозирования динамики процесса накопления усталостного износа во времени.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе определяют каким-либо известным методом, например исследованием конечно-элементной модели, наиболее вероятные места разрушения металлоконструкции, подготавливают контрольные площадки в наиболее вероятных местах разрушения, устанавливают датчики для исследования поверхности контрольных площадок и производят регистрацию и анализ сигналов, снимаемых с датчиков с помощью вычислительного блока. Но в отличие от прототипа в качестве датчиков используют известные оптоэлектронные преобразователи, например, по авт.св. N 835209, G 01 N 21/88 (БИ N 6, стр. 270, 1996), которые позволяют выявить наличие изменений оптических свойств поверхности с высокой надежностью, подготовка контрольных площадок заключается в зачистке их поверхностей до шероховатости Ra= 0,16... 0,032 мкм. При этом линейные размеры каждой из контрольных площадок должны быть больше линейных размеров световой марки оптической части оптоэлектронного преобразователя.
Зарегистрированное и проанализированное изменение сигналов оптоэлектронных преобразователей характеризует изменение оптических свойств поверхности контрольных площадок под действием нагружения в процессе эксплуатации. Обнаружение и количественная оценка изменений оптических свойств поверхности контрольных площадок служит мерой степени усталостного износа исследуемой металлоконструкции, а наличие трещин может служить поводом для приостановки работы грузоподъемного механизма и проведения ремонта, так как их наличие в металлоконструкции не допускается.
Предлагаемый способ реализован в устройстве, представленном схемой на фиг. 1.
Устройство включает в себя контрольные площадки 1,2,3, оптоэлектронные преобразователи 4,5,6, исследующие изменение оптических свойств поверхностей контрольных площадок, подключенные через блок сопряжения 7 к персональному компьютеру 8, в котором осуществляется регистрация и анализ изменений сигналов оптоэлектронных преобразователей, характеризующих степень усталостного износа контролируемой металлоконструкции и степень ее работоспособности.
Способ заключается в следующем.
Для контролируемой металлоконструкции (например, металлоконструкция грузоподъемного механизма) определяют каким-либо известным методом, например исследованием конечно-элементной модели (Расчеты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник /В.И. Мяченков, В.П. Мальцев, В. П. Майборода и др.; Под общ. ред. В.И. Мяченкова, - М.: Машиностроение, 1989 - 520 с. ), наиболее вероятные места разрушения. Определив их количество (например, три) и месторасположение, подготавливают контрольные площадки 1,2,3.
Подготовка контрольных площадок заключается в зачистке участков поверхности, определенных ранее наиболее вероятных мест разрушения, с шероховатостью Ra=0,16...0,032 мкм.
Для исследования поверхности контрольных площадок оптическим методом используют известные оптоэлектронные преобразователи 4,5,6, например, по авт. св. N 835209, G 01 N 21/88 (БИ N 6, стр. 270, 1996), которые позволяют выявить наличие изменений оптических свойств поверхности с высокой надежностью.
При этом линейные размеры каждой из контрольных площадок должны быть больше линейных размеров световой марки оптической части оптоэлектронного преобразователя.
Оптоэлектронные преобразователи подключены через блок сопряжения 7 к персональному компьютеру 8.
Мерой степени усталостного износа исследуемой металлоконструкции служит количественная оценка изменений оптических свойств поверхности контрольных площадок.
В персональном компьютере 8 (например, по алгоритму, определяемому по а. с. N 835209, G 01 N 21/88, БИ N 6, стр. 270, 1996) производятся регистрация и анализ изменений оптических свойств поверхностей контрольных площадок, характеризующих степень усталостного износа контролируемой металлоконструкции и степень ее работоспособности.
На фиг. 2 показано соотношение линейных размеров контрольной площадки 1 (Lкп - ширина контрольной площадки, Hкп - высота контрольной площадки) и световой марки (см.) оптической части оптоэлектронного преобразователя (Lсм - ширина световой марки; Hсм - высота световой марки). Lкп > Lсм и Hкп > Hсм.
Пример. На лабораторных плоских образцах из Ст. 3 с поперечным сварным швом и градиентом напряжений при эффективном коэффициенте концентрации напряжений Kσ = 1,8 в условиях циклического растяжения с асимметрией цикла A = σmin/σmax= 0,2(σmin - минимальное напряжение в образце за цикл, σmax - максимальное напряжение в образце за цикл) моделировали условия работы нижнего пояса мостового крана грузоподъемностью 32/5 т, пролетом 28,5 м, группы режима 5К. Образец испытывали при напряжении σmax = 150 МПа, отвечающим расчетным напряжениям в нижнем поясе крана.
Число циклов нагружения для первой контрольной проверки составило 100 тысяч циклов. Последующие проверки выполнялись через 50 тысяч циклов. В соответствии с регламентом для групп режима кранов по ГОСТ 25546/ИСО 4301.
Подготовка контрольных площадки заключалась в зачистке участка поверхности с шероховатостью Ra= 0,04 мкм. Учитывая то, что линейные размеры световой марки используемого оптоэлектронного преобразователя составили Lсм = 0,1 мм и Hсм = 1 мм, размеры контрольной площадки составили Lкп = 20 мм и Hкп = 20 мм.
Для исследования поверхности оптическим методом использовался оптоэлектронный преобразователь по а.с. N 835209 (БИ N 6, стр. 270, 1996), подключенный через блок сопряжения к персональному компьютеру.
Показания информационного критерия δ (δ - величина сигнала, полученная после преобразования по алгоритму, определяемому по а.с. N 835209, G 01 N 21/88, БИ N 6, стр. 270, 1996) с оптоэлектронного преобразователя снимались через каждые 50 тысяч циклов нагружения от 100 до 250 тысяч циклов. Полученные результаты сведены в таблицу.
Анализируя полученные данные, отчетливо видна динамика накопления усталостного износа на контрольной площадке после 150 тысяч циклов нагружения. Предложенный способ найдет широкое применение при автоматизированной диагностике и прогнозировании работоспособности металлоконструкций.
Claims (1)
- Способ диагностики работоспособности металлоконструкций, заключающийся в том, что определяют наиболее вероятные места разрушения металлоконструкции, подготавливают контрольные площадки в наиболее вероятных местах ее разрушения, устанавливают датчики для исследования поверхности контрольных площадок, регистрируют и анализируют сигналы, снимаемые с датчиков с помощью вычислительного блока, отличающийся тем, что в качестве датчиков используют оптоэлектронные преобразователи, поверхность контролируемых площадок зачищают до шероховатости Ra = 0,16 - 0,032 мкм, при этом линейные размеры каждой из контрольных площадок больше линейных размеров световой марки оптической части оптоэлектронного преобразователя, осуществляют регистрацию и анализ сигналов оптоэлектронных преобразователей, характеризующих изменение оптических свойств поверхности контрольных площадок под действием нагружения в процессе эксплуатации металлоконструкции, и по результатам анализа судят о степени усталостного износа металлоконструкции и степени ее работоспособности.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99127189A RU2170923C1 (ru) | 1999-12-30 | 1999-12-30 | Способ диагностики работоспособности металлоконструкций |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU99127189A RU2170923C1 (ru) | 1999-12-30 | 1999-12-30 | Способ диагностики работоспособности металлоконструкций |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2170923C1 true RU2170923C1 (ru) | 2001-07-20 |
Family
ID=20228570
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99127189A RU2170923C1 (ru) | 1999-12-30 | 1999-12-30 | Способ диагностики работоспособности металлоконструкций |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2170923C1 (ru) |
-
1999
- 1999-12-30 RU RU99127189A patent/RU2170923C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Коцальда С. Усталостное разрушение металлов. - М.: Металлургия, 1976. Коцальда С. Усталостное растрескивание металлов. - М.: Металлургия, 1990. Бехштедт Ф., Эндерлайн Р. Поверхности и границы раздела полупроводников. - М.: Мир, 1990, с. 76. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6192758B1 (en) | Structure safety inspection | |
RU2493562C2 (ru) | Способ для определения и оценки индикации вихревых токов, в частности трещин, в испытываемом объекте из электропроводного материала | |
JP2006337144A (ja) | 橋梁の疲労寿命診断方法及び診断支援装置 | |
JPH02212734A (ja) | 構造部材の構造的完全性変化を検出する装置および方法 | |
CN105067239B (zh) | 基于扫频激励振动的梁裂纹故障检测装置及方法 | |
KR20110016522A (ko) | 주파수 응답 함수를 이용한 애자 비파괴 검사 방법 | |
US20150253209A1 (en) | Multifunctional load and damage sensor | |
CN114997249B (zh) | 一种桥梁伸缩缝装置的监控方法及系统 | |
JP6050152B2 (ja) | 鉄道橋梁の支承部損傷の非接触評価方法 | |
JPH095175A (ja) | 応力測定センサ | |
KR20060017666A (ko) | 구조물의 피로측정에 따른 잔여수명 진단장치 및 그 방법 | |
EP3951344A1 (en) | Methods and systems for damage evaluation of structural assets | |
KR101685558B1 (ko) | 철근 콘크리트 구조를 이용한 건물의 진단 및 재해 경보 장치 | |
KR102197696B1 (ko) | 광섬유 기반 하이브리드 신경망 센서를 이용한 시설물 건전도 모니터링 시스템 및 그 방법 | |
RU2170923C1 (ru) | Способ диагностики работоспособности металлоконструкций | |
EP4075114A1 (en) | Method for real-time monitoring of structural changes | |
JP2003065942A (ja) | コンクリート損傷度診断装置及び診断方法 | |
CN103528719A (zh) | 一种装配式桥梁整体性快速检测方法 | |
KR101904320B1 (ko) | 전기적 신호를 이용한 구조물 보강재 진단 방법 및 장치 | |
JPH0674875A (ja) | 構造物疲労寿命予知センサー | |
WANG et al. | Implementation of ultrasonic coda wave interferometry on a real bridge | |
Goszczyńska et al. | Assessment of the technical state of large size steel structures under cyclic load with the acoustic emission method–IADP | |
Schröder et al. | On the damage diagnosis based on structural analysis data | |
RU2816129C1 (ru) | Способ дифференциальной оценки стадий поврежденности изделия, выполненного из композитного материала | |
RU2255327C1 (ru) | Способ контроля трещинообразования в металлоконструкциях |