RU2410656C2 - Способ предупреждения усталостного разрушения металлоконструкций на основе регистрации магнитной проницаемости - Google Patents
Способ предупреждения усталостного разрушения металлоконструкций на основе регистрации магнитной проницаемости Download PDFInfo
- Publication number
- RU2410656C2 RU2410656C2 RU2009110659/28A RU2009110659A RU2410656C2 RU 2410656 C2 RU2410656 C2 RU 2410656C2 RU 2009110659/28 A RU2009110659/28 A RU 2009110659/28A RU 2009110659 A RU2009110659 A RU 2009110659A RU 2410656 C2 RU2410656 C2 RU 2410656C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- magnetic permeability
- figures
- fatigue failure
- grid
- sections
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Magnetic Means (AREA)
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Изобретение относится к измерительной технике, в частности для контроля состояния элементов инженерных конструкций из ферромагнитных материалов в условиях циклического нагружения, и может найти применение в машиностроении и на транспорте. Технический результат заключается в повышении точности, чувствительности и достоверности диагностики исчерпания циклической прочности изделий. Способ предупреждения усталостного разрушения заключается в нанесении координатной сетки на поверхность детали машины или элемента конструкций, испытывающих циклические нагрузки, и проведении затем магнитоупругим датчиком, оснащенным угломерным устройством, измерений в узлах сетки. При этом сканируют магнитную проницаемость в зависимости от угла поворота датчика в пределах от 0 до 360 градусов. По полученным данным строят фигуры распределения магнитной проницаемости, подсчитывают площади этих фигур, строят график ее изменения. График имеет три участка, из которых третий указывает на необходимость прекращения эксплуатации контролируемого изделия. 2 ил.
Description
Изобретение относится к измерительной технике, в частности для контроля состояния элементов инженерных конструкций из ферромагнитных материалов в условиях циклического нагружения, и может найти применение в машиностроении, транспорте, а также организациях, эксплуатирующих и обследующих опасные производственные объекты.
Наиболее близким по технической сущности является способ предотвращения усталостного разрушения на основе магнитоупругости (описание изобретения к заявке №2007115280, МПК 8 G01L 1/12 от 23.04.2007 г., опублик. 27.10.2008 г. в БИ №8). Способ включает нанесение координатной сетки на поверхность детали в местах концентрации напряжений, проведение измерений в узлах сетки магнитоупругим датчиком, оснащенным угломерным устройством, углов наклона касательных к траекториям (изостатам) наибольших главных напряжений, построение графика с участками, соответствующими различным периодам в процессе накопления усталости металла, отличающийся тем, что в ходе эксплуатации деталей машин и элементов конструкций, испытывающих циклические нагрузки, строят график изменения значений углов наклона касательных к траекториям (изостатам) наибольших главных напряжений, определяя три участка: первый - нестабильный - релаксации остаточных напряжений от воздействия циклических внешних эксплуатационных нагрузок, второй - стабильных напряжений после релаксации, третий - ступенчатого изменения значений измеряемых углов, соответствующий этапу зарождения и развития трещины, а после регистрации начала третьего участка эксплуатацию контролируемого изделия прекращают, предупреждая его последующее разрушение.
Недостатком способа является то, что он позволяет обнаружить опасное состояние исчерпания усталостного ресурса изделия лишь перед его разрушением, когда нередко уже невозможны профилактические меры по сохранению или восстановлению работоспособности изделия. Внезапный вывод из технологического цикла на ремонт оборудования, обеспечивающего производственный план, экономически накладен для предприятий.
Техническим результатом изобретения является повышение точности и достоверности способа предупреждения усталостного разрушения путем заблаговременной диагностики исчерпания циклической прочности ответственных элементов машин.
Технический результат достигается за счет того, что в ходе эксплуатации элементов конструкций, испытывающих циклические нагрузки, в узлах координатной сетки магнитоупругим датчиком сканируют магнитную проницаемость в зависимости от угла поворота датчика в пределах от 0 до 360 градусов, по полученным данным в полярной системе координат строят фигуры распределения магнитной проницаемости, подсчитывают площади этих фигур, строят график изменения их площадей, определяя на графике три участка, из которых третий характеризуется нарастанием или снижением площадей фигур, а после регистрации начала третьего участка эксплуатацию контролируемого изделия прекращают, обеспечивая этим временной ресурс на профилактические или ремонтные работы по сохранению работоспособности изделия.
На основании патентного поиска, проведенного по доступным источникам информации, отличительных признаков, указанных в формуле изобретения, не обнаружено.
В связи с этим данное техническое решение соответствует критерию «существенные отличия».
Пример. Определяли усталостный ресурс образцов в виде стальных прямоугольных пластин из стали Ст3 с размерами 600×90×12 мм. Образцы имели геометрические концентраторы напряжений в виде двух расположенных симметрично относительно продольной оси пропилов глубиной 7 мм и шириной 1 мм поперек пластины. На поверхность пластины вблизи концентраторов наносили координатную сетку с ячейками 15×15 мм.
Образцы испытывали на инерционном вибраторе с электромагнитным приводом при симметричном цикле нагружения. Количество циклов нагружения регистрировали счетчиком колебаний.
Сканировали магнитную проницаемость в узлах координатной сетки при повороте магнитоупругого датчика на углы от 0 до 360 градусов через каждые 50 тысяч колебаний. Пример фигуры, полученной при сканировании одного узла и представляющей в полярной системе координат изменение магнитной проницаемости при вращении датчика, представлен на фиг.1. Подсчитывали площадь фигуры ограниченной «восьмеркой» в условных единицах.
По результатам измерений построили фиг.2 изменения площадей фигур по ходу испытаний с тремя характерными участками.
График показал, что протяженность первого нестабильного участка релаксации остаточных напряжений соответствует 1050 тыс. колебаний. Протяженность второго участка со стабильным после релаксации напряженным состоянием от 1050 до 2350 тыс. колебаний. Далее начинается вначале снижение, а затем рост площадей фигур, что характерно для третьего участка. Третий участок соотносится с проявлением и развитием выходящих от пропилов-концентраторов усталостных трещин.
Испытания завершили на 4400 тыс. циклов без доведения образца до полного разрушения. Провели сравнение результатов, полученных по способу-прототипу и по заявляемому способу. В равных условиях заявляемый способ обеспечивает диагностику усталости металла на 350…950 тыс. циклов ранее чем способ-прототип. От полного усталостного ресурса контролируемых образцов это составляет примерно 8…21%.
Положительный эффект предложенного способа состоит в том, что он позволяет не только до разрушения снять изделие с эксплуатации, но и в случае необходимости, заблаговременно, произвести профилактические или ремонтно-восстановительные работы, продлевающие срок службы.
Claims (1)
- Способ предупреждения усталостного разрушения, включающий нанесение координатной сетки на поверхность детали в местах концентрации напряжений, проведение измерений в узлах координатной сетки магнитоупругим датчиком, оснащенным угломерным устройством, построение графика с участками: первым - нестабильным - релаксации остаточных напряжений от циклических нагрузок, вторым - стабильных напряжений после релаксации, третьим - соответствующим этапу зарождения и развития трещин, отличающийся тем, что в ходе эксплуатации элементов конструкций, испытывающих циклические нагрузки, в узлах координатной сетки магнитоупругим датчиком сканируют магнитную проницаемость в зависимости от угла поворота датчика в пределах от 0 до 360°, по полученным данным в полярной системе координат строят фигуры распределения магнитной проницаемости, подсчитывают площади этих фигур, строят график изменения их площадей, определяя на графике три участка, из которых третий характеризуется нарастанием или снижением площадей фигур, а после регистрации начала третьего участка эксплуатацию контролируемого изделия прекращают, обеспечивая этим временной ресурс на профилактические или ремонтные работы по сохранению работоспособности изделия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009110659/28A RU2410656C2 (ru) | 2009-03-23 | 2009-03-23 | Способ предупреждения усталостного разрушения металлоконструкций на основе регистрации магнитной проницаемости |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009110659/28A RU2410656C2 (ru) | 2009-03-23 | 2009-03-23 | Способ предупреждения усталостного разрушения металлоконструкций на основе регистрации магнитной проницаемости |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009110659A RU2009110659A (ru) | 2010-09-27 |
RU2410656C2 true RU2410656C2 (ru) | 2011-01-27 |
Family
ID=42939989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009110659/28A RU2410656C2 (ru) | 2009-03-23 | 2009-03-23 | Способ предупреждения усталостного разрушения металлоконструкций на основе регистрации магнитной проницаемости |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2410656C2 (ru) |
-
2009
- 2009-03-23 RU RU2009110659/28A patent/RU2410656C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Пригоровский Н.И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983, 248 с., с.100-103. Касаткин Б.С., Кудрин А.Б. Экспериментальные методы исследования деформаций и напряжений: Справочное пособие. - Киев: Наукова думка, 1981. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009110659A (ru) | 2010-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Owolabi et al. | Crack detection in beams using changes in frequencies and amplitudes of frequency response functions | |
Frizzarin et al. | Damage detection based on damping analysis of ambient vibration data | |
Park et al. | Impedance‐Based Structural Health Monitoring | |
Lalande et al. | High-frequency impedance analysis for NDE of complex precision parts | |
KR20110016522A (ko) | 주파수 응답 함수를 이용한 애자 비파괴 검사 방법 | |
KR101264375B1 (ko) | 기전 임피던스를 이용한 볼트연결 판의 볼트풀림 모니터링을 위한 스마트 계면판 및 그의 사용방법 | |
KR101113660B1 (ko) | 건축 구조물의 부재별 건전성 감시 시스템 | |
CN110008520A (zh) | 基于位移响应协方差参数和贝叶斯融合的结构损伤识别方法 | |
RU2410656C2 (ru) | Способ предупреждения усталостного разрушения металлоконструкций на основе регистрации магнитной проницаемости | |
Simon et al. | Structural monitoring of prestressed concrete containments of nuclear power plants for ageing management | |
Chase | Smarter bridges, why and how? | |
Visalakshi et al. | Detection and quantification of corrosion using electro-mechanical impedance (EMI) technique | |
Duke et al. | Characterization of composite materials by means of the ultrasonic stress wave factor | |
Goszczyńska et al. | Assessment of the technical state of large size steel structures under cyclic load with the acoustic emission method–IADP | |
RU2353909C2 (ru) | Способ предотвращения усталостного разрушения на основе магнитоупругости | |
US8618824B2 (en) | MEMS based Kelvin probe for material state characterization | |
Arifin et al. | Evaluating the contraction value of ferromagnetic material at early fatigue loading stage using magnetic flux leakage signature | |
Chaurasia et al. | Damage identification of reinforced concrete beam using modal curvature approach | |
Chase | The role of sensing and measurement in achieving FHWA’s strategic vision for highway infrastructure | |
RU2315971C1 (ru) | Способ определения поврежденности объекта | |
Sahm et al. | Non‐destructive damage detection on welded threaded bolts based on electromechanical impedance spectra | |
Ahmed et al. | Natural Frequencies Reduction of RC Slab Subjected to Incremental Concentrated Loads | |
Pourrastegar et al. | Vibration-based damage identification for reinforced concrete slab-type structures using fiber-optic sensors and random decrement technique | |
RU2668644C1 (ru) | Способ определения усталостного разрушения элементов конструкций из полимерного композиционного материала | |
Topolář et al. | The Classification of Cracks Recorded during the Cyclic Loading of the Reinforced Concrete Beam by Acoustic Emission Method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120324 |