RU2452943C1 - Способ обнаружения изгибных напряжений - Google Patents
Способ обнаружения изгибных напряжений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2452943C1 RU2452943C1 RU2010142042/28A RU2010142042A RU2452943C1 RU 2452943 C1 RU2452943 C1 RU 2452943C1 RU 2010142042/28 A RU2010142042/28 A RU 2010142042/28A RU 2010142042 A RU2010142042 A RU 2010142042A RU 2452943 C1 RU2452943 C1 RU 2452943C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- symmetry
- axis
- article
- cross
- section
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области магнитной дефектоскопии в промышленности и на транспорте, в частности может быть использовано в целях обнаружения избыточных изгибных напряжений в рельсовом пути, в металлических профилях промышленных конструкций, трубопроводах и других протяженных деталей и объектов, непосредственно при их эксплуатации. Сущность: намагничивание изделия осуществляется с последовательным образованием двух явно выраженных магнитных полюсов на оси симметрии профиля сечения по всей длине исследуемого изделия в целях создания симметричного магнитного поля относительно оси симметрии профиля сечения изделия. Измеряют величину индукции магнитного поля в точках на границах поперечного сечения изделия, симметричных друг другу относительно оси симметрии поперечного сечения изделия, вдоль длины изделия. По разности величин магнитной индукции в указанных симметричных точках определяется место, направление и оценка величины изгибных напряжений изделия. Технический результат: возможность обеспечения оперативного выполнения процесса выявления и оценки изгибных напряжений в материале конструкций, с помощью стационарных или мобильных технических средств. 1 ил.
Description
Предлагаемое изобретение относится к области магнитной дефектоскопии в промышленности и на транспорте, в частности, может быть использовано в целях обнаружения избыточных изгибных напряжений в рельсовом пути, в металлических профилях промышленных конструкций, трубопроводах и других протяженных деталей и объектов, непосредственно при их эксплуатации, в том числе, без снятия нагрузки (без разборки), имеющих сечение простой симметричной конфигурации и изготовленных из однородного ферромагнитного материала.
Нормальная эксплуатация рельсов, трубопроводов и других силовых конструкций зависит от состояния материала, в частности, от внутренних механических напряжений в материале, возникающих при изменении условий эксплуатации, окружающей среды, усталости материала, которые в дальнейшем могут привести к различного рода дефектам в материале, а также вызвать, например, не предусмотренные технологией перемещения рельсов железнодорожного пути и строительных конструкций, приводящих к различного рода авариям, например к разрушениям рельсов и конструкций, к выбросам бесстыкового железнодорожного пути [1, 2]. Из многих причин, вызывающих указанные процессы, рассмотрим только те, которые связаны с продольными изгибами протяженных изделий, изготовленных из однородного ферромагнитного материала и имеющих симметричную форму сечения профилей (круг, квадрат, прямоугольник и другие стандартные формы проката).
Существующие способы практического контроля механических напряжений в силовых установках и конструкциях основаны на постоянных наблюдениях, трудоемких и дорогостоящих процедурах по выявлению магнитных аномалий, непосредственно предшествующих появлению дефектов в материале изделия [3, 4, 5]. Наиболее близким к предлагаемому способу является способ магнитной дефектоскопии [6], но он не учитывает изгибные напряжения в материале изделия, изменяющие магнитные свойства материала.
Предлагаемый способ решает задачу обнаружения изгибных напряжений протяженных деталей, изготовленных из ферромагнитного однородного материала, имеющих симметричную форму сечений профилей, при их эксплуатации в различного рода конструкциях.
Поставленная задача обнаружения изгибных напряжений протяженных деталей решается тем, что намагничивание деталей осуществляют с последовательным образованием двух явно выраженных полюсов магнитного поля на оси симметрии профилей сечений по всей длине исследуемого образца (или путем пропускания по ним тока, создающего требуемое магнитное поле относительно оси симметрии образца). Тогда, при однородности ферромагнитного материала образца магнитная индукция на границах поперечного сечения образца в точках, симметричных друг другу относительно оси симметрии поперечного сечения образца, при отсутствии продольных изгибных напряжений образца будет равной. При возникновении продольных изгибных напряжений в образце происходит следующее: слои в материале образца, обращенные внутрь изгиба, будут сжиматься, а слои в материале образца, обращенные наружу изгиба образца, будут растягиваться, поэтому величина магнитной индукции на границах изделия в этих же точках будет отличаться друг от друга согласно эффекту Виллари [7].
В случае положительного эффекта Виллари величина индукции магнитного поля в точке на границе поперечного сечения образца на участке растяжения образца будет больше, а в симметричной ей точке этого же сечения образца относительно оси симметрии на участке сжатия образца будет меньше, чем ранее до возникновения напряжения в образце в обеих точках, т.е. величина индукции магнитного поля в точке поперечного сечения образца при растяжении Вp будет больше величины магнитной индукции в симметричной ей точке того же сечения образца при сжатии Вc(Вp>Вc). Измеряя величину индукции магнитного поля вдоль длины изделия в характерных (указанных выше) точках, выбираемых в зависимости от профиля сечения изделия, по разности индукций в симметричных точках определяем место (участок) изгибных напряжений в материале изделия, обнаруживаем направление изгиба и оцениваем величину напряжений. При сложных профилях поперечного сечения изделия, например, у рельсов потребуется измерение магнитной индукции в двух парах характерных точек при намагничивании по вертикальной оси симметрии профиля рельсов для создания симметричного магнитного поля с осью симметрии, совпадающей с осью симметрии профиля рельсов, рис.1. На рисунке 1 указаны две пары характерных точек, лежащих на границе поперечного сечения рельсов, симметричных друг другу относительно оси симметрии сечения, являющейся осью намагничивания; введены следующие обозначения: величина индукции магнитного поля для симметричной пары точек головки рельса Bг1 и Вг2, для симметричной пары точек подошвы рельса Bп1 и Вп2, где индекс «1» относится к левой части от оси симметрии, индекс «2» к правой части от оси симметрии.
По результатам этих измерений обнаруживаем и оцениваем следующие основные варианты изгибных напряжений:
1) изгиб рельса в горизонтальной плоскости, слева от оси симметрии сечения рельса материал растянут, справа - сжат: Вг1>Вг2, Bп1>Вп2 или
δг=Вг1-Вг2>0, δп=Bп1-Вп2>0;
2) изгиб рельса в горизонтальной плоскости, слева от оси симметрии сечения рельса материал сжат, справа - растянут: Bг1<Вг2, Bп1<Вп2 или
δг=Вг1-Вг2<0, δп=Вп1-Вп2<0;
3) изгиб рельса в вертикальной плоскости, материал головки рельса растянут, материал подошвы рельса сжат: Вг1=Вг2, Вп1=Вп2, Вг1>Вп1, Вг2>Вп2 или
δ1=Вг1-Bп1>0, δ2=Вг2-Вп2>0, δ1=δ2;
4) изгиб в вертикальной плоскости, материал головки рельса сжат, материал подошвы рельса растянут: Вг1=Вг2, Bп1=Вп2, Вг1<Вп1, Вг2<Вп2 или
δ1=Вг1-Bп1<0, δ2=Вг2-Вп2<0, δ1=δ2.
Комбинированные продольные изгибы рельсов идентифицируются по приведенным выше соотношениям. Моделирование магнитных полей рельсов при намагничивании постоянными магнитами и при пропускании электрического тока по ним подтверждают приведенные соотношения. Для сечений других профилей при моделировании получены аналогичные результаты.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом. Намагничивание исследуемого объекта осуществляется путем образования двух явно выраженных магнитных полюсов на выбранной оси симметрии профиля поперечного сечения объекта в целях создания симметричного магнитного поля относительно выбранной оси симметрии. Разрешающей способностью магнитометра, привлекаемого к измерениям величины магнитной индукции, определяется потребная степень намагничивания или остаточная напряженность магнитного поля. Длина участка намагничивания исследуемого объекта выбирается таким образом, чтобы в зоне работы датчика магнитометра было получено достаточно сильное однородное магнитное поле, отвечающее чувствительности средств измерения.
Технический результат реализации предлагаемого способа заключается в возможности обеспечения оперативного выполнения процесса выявления и оценки изгибных напряжений в материале конструкций, с помощью стационарных или мобильных технических средств.
Информационные источники
1. Почему разбиваются поезда. Евразия Вести IX 2003. www.eav.ru.
2. Вериго М.Ф. К вопросу об устойчивости бесстыкового пути под проходящими поездами. Железные дороги мира. №4, 2002. www.css-rzd.ru.
3. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. / Под общ. ред. В.В.Клюева. Т.4: В 3 кн. Кн.1. В.А.Анисимов, Б.И.Каторгин, А.Н.Куценко и др. Акустическая тензометрия. Кн.2. Г.С.Шелихов. Магнитопорошковый метод контроля. Кн.3. М.В.Филинов. Капиллярный контроль. - 2-е изд., испр. - М.: Машиностроение, 2006, - 736 с.: ил.
4. Неразрушающий контроль: Справочник: В 8 т. / Под общ. ред. В.В.Клюева. Т.6: В 3 кн. Кн.1. В.В.Клюев, В.Ф.Мужицкий, Э.С.Горкунов, В.Е.Щербинин. Магнитные методы контроля. Кн.2. В.Н.Филинов, А.А.Кеткович, М.В.Филинов. Оптический контроль. Кн.3. В.И.Матвеев. Радиоволновой контроль. - 2-е изд. Испр. - М.: Машиностроение, 2006, - 848 с.: ил.
5. Жадобин Н.Е., Лебедев А.И. Магнитоупругие преобразователи в СЭУ. Транспорт Российской федерации, №6, 2006.
6. Степанов А.П., Степанов М.А., Милованов А.И. и др. Способ магнитной дефектоскопии. Решение о выдаче патента на изобретение. Заявка №2008143039/28(055985).
7. Физическая энциклопедия, http://allphysics.ru.
Claims (1)
- Способ обнаружения изгибных напряжений протяженных изделий, изготовленных из однородного ферромагнитного материала и имеющих симметричную форму профиля сечения, отличающийся тем, что намагничивание изделия осуществляется с последовательным образованием двух явно выраженных магнитных полюсов на оси симметрии профиля сечения по всей длине исследуемого изделия в целях создания симметричного магнитного поля относительно оси симметрии профиля сечения изделия; измеряется величина индукции магнитного поля в точках на границах поперечного сечения изделия, симметричных друг другу относительно оси симметрии поперечного сечения изделия, вдоль длины изделия и по разности величин магнитной индукции в указанных симметричных точках определяется место, направление и оценка величины изгибных напряжений изделия.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010142042/28A RU2452943C1 (ru) | 2010-10-13 | 2010-10-13 | Способ обнаружения изгибных напряжений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010142042/28A RU2452943C1 (ru) | 2010-10-13 | 2010-10-13 | Способ обнаружения изгибных напряжений |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010142042A RU2010142042A (ru) | 2012-04-20 |
RU2452943C1 true RU2452943C1 (ru) | 2012-06-10 |
Family
ID=46032312
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010142042/28A RU2452943C1 (ru) | 2010-10-13 | 2010-10-13 | Способ обнаружения изгибных напряжений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2452943C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2521753C1 (ru) * | 2013-01-09 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | Способ оперативного обнаружения дефектов и механических напряжений в протяженных конструкциях |
RU2590224C1 (ru) * | 2015-04-07 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Способ оценки изгибных напряжений в элементах конструкций |
RU2680669C1 (ru) * | 2018-04-06 | 2019-02-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Способ магнитного контроля протяженных изделий с симметричным поперечным сечением |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4659991A (en) * | 1983-03-31 | 1987-04-21 | Ndt Technologies, Inc. | Method and apparatus for magnetically inspecting elongated objects for structural defects |
RU2184371C2 (ru) * | 2000-02-08 | 2002-06-27 | Томский политехнический университет | Способ неразрушающего контроля упругих напряжений в ферритовых изделиях |
RU2204129C2 (ru) * | 1999-12-17 | 2003-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Интрон Плюс" | Способ неразрушающего контроля площади поперечного сечения и обнаружения локальных дефектов протяженных ферромагнитных объектов и устройство для его осуществления |
RU2387983C1 (ru) * | 2008-10-29 | 2010-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС (ИрИИТ)) | Способ магнитной дефектоскопии |
-
2010
- 2010-10-13 RU RU2010142042/28A patent/RU2452943C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4659991A (en) * | 1983-03-31 | 1987-04-21 | Ndt Technologies, Inc. | Method and apparatus for magnetically inspecting elongated objects for structural defects |
RU2204129C2 (ru) * | 1999-12-17 | 2003-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Интрон Плюс" | Способ неразрушающего контроля площади поперечного сечения и обнаружения локальных дефектов протяженных ферромагнитных объектов и устройство для его осуществления |
RU2184371C2 (ru) * | 2000-02-08 | 2002-06-27 | Томский политехнический университет | Способ неразрушающего контроля упругих напряжений в ферритовых изделиях |
RU2387983C1 (ru) * | 2008-10-29 | 2010-04-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ИрГУПС (ИрИИТ)) | Способ магнитной дефектоскопии |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2521753C1 (ru) * | 2013-01-09 | 2014-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВПО ИрГУПС) | Способ оперативного обнаружения дефектов и механических напряжений в протяженных конструкциях |
RU2590224C1 (ru) * | 2015-04-07 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский государственный университет путей сообщения" (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Способ оценки изгибных напряжений в элементах конструкций |
RU2680669C1 (ru) * | 2018-04-06 | 2019-02-25 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Иркутский государственный университет путей сообщения (ФГБОУ ВО ИрГУПС) | Способ магнитного контроля протяженных изделий с симметричным поперечным сечением |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010142042A (ru) | 2012-04-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Shi et al. | A magnetomechanical model for the magnetic memory method | |
Wang et al. | Velocity effect analysis of dynamic magnetization in high speed magnetic flux leakage inspection | |
Wang et al. | Theoretical studies of metal magnetic memory technique on magnetic flux leakage signals | |
Yao et al. | Numerical studies to signal characteristics with the metal magnetic memory-effect in plastically deformed samples | |
Ren et al. | Studies on influences of initial magnetization state on metal magnetic memory signal | |
US9304108B2 (en) | Quenching depth measurement method and quenching depth measurement apparatus | |
Yao et al. | Three-dimensional finite element analysis of residual magnetic field for ferromagnets under early damage | |
Huang et al. | Characterization of spontaneous magnetic signals induced by cyclic tensile stress in crack propagation stage | |
Sakagami et al. | Development of self-reference lock-in thermography and its application to remote nondestructive inspection of fatigue cracks in steel bridges | |
Kühn | Assessment of existing steel structures–recommendations for estimation of the remaining fatigue life | |
Liu et al. | A novel sensor to measure the biased pulse magnetic response in steel stay cable for the detection of surface and internal flaws | |
RU2452943C1 (ru) | Способ обнаружения изгибных напряжений | |
Zhong et al. | Simulation of magnetic field abnormalities caused by stress concentrations | |
Liu et al. | Comparison of AC and pulsed magnetization-based elasto-magnetic methods for tensile force measurement in steel strand | |
Yao et al. | Nondestructive evaluation of contact damage of ferromagnetic materials based on metal magnetic memory method | |
Ding et al. | Designing and investigating a nondestructive magnetic flux leakage detection system for quantitatively identifying wire defects | |
RU2521753C1 (ru) | Способ оперативного обнаружения дефектов и механических напряжений в протяженных конструкциях | |
RU2455634C1 (ru) | Способ оценки запаса прочности изделий в процессе эксплуатации | |
Zhang et al. | The defect-length effect in corrosion detection with magnetic method for bridge cables | |
Park et al. | A study on MFL based wire rope damage detection | |
Xia et al. | Theoretical analysis and experimental verification of magneto-mechanical effect for loaded ferromagnetic structure with initial corrosion | |
RU2441227C1 (ru) | Способ магнитной дефектоскопии изделий в напряженном состоянии | |
Ducharne et al. | Fractional derivative resolution of the anomalous magnetic field diffusion through a ferromagnetic steel rod: Application to eddy current testing | |
RU2387983C1 (ru) | Способ магнитной дефектоскопии | |
Jackiewicz et al. | New methodology of testing the stress dependence of magnetic hysteresis loop of the L17HMF heat resistant steel casting |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131014 |