RU2494434C1 - Method of control over industrial safety and diagnostics of operating conditions of industrial structure - Google Patents
Method of control over industrial safety and diagnostics of operating conditions of industrial structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2494434C1 RU2494434C1 RU2012123508/08A RU2012123508A RU2494434C1 RU 2494434 C1 RU2494434 C1 RU 2494434C1 RU 2012123508/08 A RU2012123508/08 A RU 2012123508/08A RU 2012123508 A RU2012123508 A RU 2012123508A RU 2494434 C1 RU2494434 C1 RU 2494434C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- temperature
- strain
- stress
- temperature distribution
- industrial
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Опыт эксплуатации высоконагруженных промышленных и строительных объектов показывает, что разрушение конструкций происходит в большинстве случаев в результате образования и роста дефектов, либо потери устойчивости [1]. Причиной потери устойчивости конструкций, возникновением и ростом дефектов в них являются напряжения существующие в работающей конструкции.The experience of operation of highly loaded industrial and construction objects shows that the destruction of structures occurs in most cases as a result of the formation and growth of defects, or loss of stability [1]. The reason for the loss of stability of structures, the occurrence and growth of defects in them are the stresses existing in the working structure.
Поскольку создание идеальных по форме равнонапряженных конструкций невозможно, возникают неравномерности распределения напряжений в стенке промышленных объектов. Рост напряженности конструкций и образования зон повышенных напряжений приводят к возникновению областей повышенных пластических деформаций и напряжений, которые могут привести к потере устойчивости конструкции. Концентрация напряжений приводит также к появлению новых дефектов и росту дефектов неизбежно возникающих в процессе изготовления и эксплуатации объектов, нарушения технологических режимов. Дефекты промышленных объектов являются одним из главных факторов, приводящим к промышленной аварии.Since it is impossible to create ideal in shape uniformly stressed structures, there are uneven distribution of stresses in the wall of industrial facilities. The growth of structural stresses and the formation of zones of high stresses lead to the appearance of areas of increased plastic deformations and stresses, which can lead to loss of structural stability. The stress concentration also leads to the appearance of new defects and the growth of defects inevitably arising in the process of manufacturing and operation of objects, violation of technological conditions. Defects in industrial facilities are one of the main factors leading to industrial accidents.
Промышленные объекты работают в условиях, когда их температура отличается от температуры окружающей среды. Имеет место также разность температур в различных зонах объекта. Изменение температуры по поверхности или объему материала объекта приводит к объемному расширению или сжатию материала. При неравномерном распределении температур и в условиях, когда ограничены возможности теплового расширения или сжатия со стороны охватывающих частей объекта возникают дополнительные внутренние напряжения и деформации [2].Industrial facilities operate in conditions when their temperature is different from the ambient temperature. There is also a temperature difference in different zones of the object. A change in temperature over the surface or volume of the material of the object leads to volume expansion or contraction of the material. With an uneven distribution of temperatures and in conditions where the possibilities of thermal expansion or contraction are limited from the side of the surrounding parts of the object, additional internal stresses and deformations arise [2].
Неравномерность распределения температурного поля в объекте неизбежно создают перенапряжения в соответствующих областях поверхности, что приводит к повреждаемости материала. Повреждаемостъ это процесс необратимых изменений в материале под действием напряжений и деформаций в условиях перепада температур. Изменяется структура материала в результате деформаций по границам зерен и сдвигов внутри зерен, их дробления, образования двойников, процессов разрыхления в результате образования вакансий и микроскопических разрывов. Особенно интенсивно процессы повреждения идут в поверхностных и подповерхностных слоях объекта, поскольку к ним присоединяется действие эксплуатационных факторов - большие перепады температур, действия внешней среды.The uneven distribution of the temperature field in the object inevitably creates overvoltages in the corresponding regions of the surface, which leads to damage to the material. Damage is a process of irreversible changes in a material under the influence of stresses and deformations in a temperature difference. The structure of the material changes as a result of deformations along the grain boundaries and shifts inside the grains, their crushing, twinning, loosening processes as a result of the formation of vacancies and microscopic discontinuities. The damage processes are especially intense in the surface and subsurface layers of the object, since the action of operational factors - large temperature differences, the effects of the external environment - join them.
Отмеченные процессы приводят к снижению характеристик кратковременной и длительной прочности, инициируют ползучесть, мало и многоцикловую усталость. Микродефекты при воздействии эксплуатационных факторов превращаются в макродефекты в виде макроскопических нарушений сплошности материала (макротрещины), вид которых определяется характером действующей нагрузки: усталостной (мало либо многоцикловой), статической, длительной статической (приводящей к ползучести в результате действия повышенных температур). Дефектообразование в результате термической усталости может проявляться в виде изменения формы объекта и образования сетки трещин. При этом в ряде случаев определяющими факторами являются размах упругопластической деформации, максимальная температура и длительность цикла.The noted processes lead to a decrease in the characteristics of short-term and long-term strength, initiate creep, little and multi-cycle fatigue. Under the influence of operational factors, microdefects turn into macrodefects in the form of macroscopic material discontinuities (macrocracks), the shape of which is determined by the nature of the acting load: fatigue (low or high cycle), static, long-term static (leading to creep as a result of elevated temperatures). Defect formation as a result of thermal fatigue can manifest itself in the form of a change in the shape of the object and the formation of a network of cracks. Moreover, in some cases, the determining factors are the magnitude of the elastoplastic deformation, the maximum temperature and the duration of the cycle.
Высокие уровни температур, неравномерное распределение температурного поля в объекте, изменения температур в процессе производственных циклов, создают в материале объекта высокие термомеханические статические и циклические напряжения, которые могут превысить в определенных зонах объекта предел упругости, что приводит к возникновению пластической деформации. В зависимости от видов нагружения и рабочих циклов в наиболее напряженных областях могут возникать статические и циклические макротрещины.High temperature levels, uneven distribution of the temperature field in the object, temperature changes during production cycles, create high thermomechanical static and cyclic stresses in the material of the object, which can exceed the elastic limit in certain areas of the object, which leads to plastic deformation. Depending on the types of loading and duty cycles, static and cyclic macrocracks can occur in the most stressed areas.
Условия возникновения трещин или пластических деформаций предельного значения зависят от знака термонагрузки и уровня пластической деформации. Максимальная деформация сжатия или растяжения происходит при максимальном значении температуры цикла нагревания или охлаждения. Это происходит каждый раз при останове работы объекта или запуске (выходе на рабочие параметры. Наибольшие напряжения имеют место в поверхностных слоях конструкции объекта при термоциклическом воздействии.The conditions for the occurrence of cracks or plastic deformations of the limiting value depend on the sign of the thermal load and the level of plastic deformation. The maximum compressive or tensile strain occurs at the maximum temperature of the heating or cooling cycle. This happens every time an object is stopped or started up (reaching operating parameters. The highest stresses occur in the surface layers of the object’s structure under thermal cycling.
Величины термических напряжений зависят от многих факторов, включая: условия теплового режима (нагрев, охлаждение, уровня температур цикла), конструкции объекта, физико-механических параметров материала, вида напряженного состояния.The magnitude of thermal stresses depends on many factors, including: the conditions of the thermal regime (heating, cooling, level of cycle temperatures), the design of the object, the physicomechanical parameters of the material, and the type of stress state.
Контроль и измерение параметров распределения температурного поля на поверхности объекта позволяет выявить опасные зоны объекта. Поэтому создание эффективного способа диагностики эксплуатационного состояния объекта, позволяющего оценить наиряженно-деформированнное состояние объекта, выявить области повышенных напряжений и деформаций, рассчитать величину напряжений и деформаций, оценить возможность образования и роста дефектов, является актуальной задачей, имеющей большое народнохозяйственное значение (см., например, [3, 4].Monitoring and measuring the parameters of the distribution of the temperature field on the surface of the object allows you to identify hazardous areas of the object. Therefore, the creation of an effective method for diagnosing the operational state of an object, which allows one to assess the stress-strain state of an object, to identify areas of increased stress and strain, to calculate the magnitude of stresses and strains, to assess the possibility of formation and growth of defects, is an urgent task of great economic importance (see, for example , [3, 4].
Известны способы и устройства позволяющие выявлять области объекта, в которых достигается заданное состояние материалов объектов, что позволяет обеспечить индикацию предразрушающего состояния объекта [5, 6, 7].Known methods and devices to identify areas of the object in which a given state of the materials of the objects is achieved, which allows for the indication of the pre-destructive state of the object [5, 6, 7].
Известен способ определения механических напряжений растяжения [5], в котором на поверхность тонкостенного объект с заданной постоянной толщиной стенки устанавливают преобразователь, чувствительный к температуре, нагревают нагруженный участок дозированным высококачественным электрическим полем, а напряжения определяют по температуре, измеренной преобразователем. В качестве преобразователя используют жидкокристаллическую термочувствительную индикаторную пленку.A known method for determining mechanical tensile stress [5], in which a temperature-sensitive transducer is installed on the surface of a thin-walled object with a given constant wall thickness, the loaded section is heated with a dosed high-quality electric field, and the stresses are determined by the temperature measured by the transducer. As the transducer, a liquid crystal thermosensitive indicator film is used.
Недостатком способа измерения деформации с использованием указанных операций является то, что способ применим в ограниченных условиях, а именно: контролируются только напряжения растяжений; контролируются объекты только с постоянной толщиной стенки; поверхность объекта нагревается дополнительным внешним источником путем возбуждении высокочастотного электромагнитного поля вихревых токов, причем выделяемая мощность зависит от удельного сопротивления и поперечного сечения материала объекта, которые незначительно изменяются с ростом механических напряжений. В большинстве случаев при нагревании объекта в промышленных условиях и в ограниченном диапазоне температур электропроводность материала объекта и его толщина в диапазоне используемых температур измелется незначительно.The disadvantage of the method of measuring strain using these operations is that the method is applicable in limited conditions, namely: only tensile stresses are controlled; objects with a constant wall thickness are monitored only; the surface of the object is heated by an additional external source by exciting a high-frequency electromagnetic field of eddy currents, and the generated power depends on the specific resistance and cross section of the material of the object, which vary slightly with increasing mechanical stresses. In most cases, when the object is heated under industrial conditions and in a limited temperature range, the electrical conductivity of the material of the object and its thickness in the range of used temperatures are insignificantly reduced.
Измерение деформации твердого тела, вызванной приложенной к объекту механической нагрузкой (силой, моментом, напряжением, электромагнитным воздействием), производят также с использованием тензометрических измерительных преобразователей, которые преобразуют деформацию поверхности контролируемого объекта в электрический сигнал [8]. Для выполнения измерения деформации объекта на его поверхность устанавливают тензометрический измерительный преобразователь в виде конструкции, основным элементом которой является тензорезистор, выполненный из проволоки либо фольги. Тензорезистор закрепляется на объекте с помощью связующего материала (клея). При деформации тензорезистора изменяется его активное сопротивление пропорционально деформации. Измеренный ток, протекающий через тензорезистор, пропорционален деформации поверхности объекта в месте установки датчика.Measurement of the deformation of a solid caused by a mechanical load applied to an object (force, moment, voltage, electromagnetic action) is also carried out using tensometric measuring transducers, which transform the surface deformation of the controlled object into an electrical signal [8]. To measure the deformation of an object, a strain gauge transducer is installed on its surface in the form of a structure, the main element of which is a strain gauge made of wire or foil. The strain gauge is fixed to the object with a binder (glue). When a strain gage is deformed, its active resistance changes in proportion to the strain. The measured current flowing through the strain gauge is proportional to the deformation of the surface of the object at the location of the sensor.
Недостатком способа измерения деформации с использованием тензорезисторов является то, что измерение возможно только в тех точках объекта, в которых размещены тензорезисторы. Это приводит к тому, что для получения более полной информации о состоянии объекта необходимо размещение большого количества этих устройств.The disadvantage of the method of measuring strain using strain gages is that measurement is possible only at those points of the object in which the strain gages are located. This leads to the fact that in order to obtain more complete information about the state of the object, it is necessary to place a large number of these devices.
В другом способе определения деформации в качестве чувствительного элемента используют наборы тензоиндикаторов в виде хрупких покрытий, которые позволяют выявить достижение предельного состояния материала объекта [6, 7]. При этом параметры хрупкого покрытия (толщину, предел прочности) выбирают, такими, чтобы уровень пороговой деформации, при котором покрытие разрушается, был меньшим или равным предельно допустимой деформации безопасной эксплуатации объекта. При достижении деформации поверхности объекта заданного уровня, связанного с предельным состоянием объекта, происходит разрушение тензоиндикатора, которое выявляется с использованием оптических, либо акустических средств.In another method for determining deformation, sets of strain gauges in the form of brittle coatings are used as a sensitive element, which make it possible to reveal the achievement of the ultimate state of the material of an object [6, 7]. In this case, the parameters of the brittle coating (thickness, tensile strength) are chosen such that the threshold strain level at which the coating breaks is less than or equal to the maximum permissible deformation of the safe operation of the object. Upon reaching the surface deformation of the object of a given level associated with the limiting state of the object, the strain gauge is destroyed, which is detected using optical or acoustic means.
Недостаток данного способа связан с тем, что тензоиндикаторы позволяют индицировать только тот уровень деформации, при котором происходит однократное разрушение применяемого индикатора. Для индикации других уровней деформации необходимо использовать дополнительные индикаторы, что существенно усложняет процесс контроля. Кроме того, индицируется деформация только того локального места, где нанесено хрупкое покрытие.The disadvantage of this method is that the strain gauges allow only the level of deformation to be indicated at which a single destruction of the used indicator occurs. To indicate other levels of deformation, it is necessary to use additional indicators, which significantly complicates the control process. In addition, only the deformation of the local area where the brittle coating is applied is indicated.
Предлагаемый способ измерения деформации материала объекта свободен от недостатков известных способов. Заявляемый способ позволяет предотвращать разрушение диагностируемых материалов и объектов в широком диапазоне деформаций путем дистанционного мониторинга физических полей (температур и деформаций), связанных с уровнем деформаций (напряжений) и позволяет определить уровень деформаций и определить степень приближения их к предельное значению, не превышая его в наиболее нагруженных зонах объекта.The proposed method for measuring the deformation of the material of the object is free from the disadvantages of the known methods. The inventive method allows to prevent the destruction of diagnosed materials and objects in a wide range of deformations by remote monitoring of physical fields (temperatures and strains) associated with the level of deformations (stresses) and allows you to determine the level of deformations and determine the degree of their approximation to the limiting value, not exceeding it in the most loaded areas of the object.
С целью устранения недостатков известных решений в предлагаемом способе картину распределения температуры на поверхности контролируемого объекта получают по изменению цвета термочувствительного вещества, зарегистрированному с помощью цифровых оптических средств, и, используя предварительно полученные номограммы, регистрируют распределение температур на поверхности контролируемого объекта, на основании которого выполняют расчет напряженно-деформированного состояния, выделяют зоны повышенных напряжений и деформаций для дальнейшего мониторинга указанных зон.In order to eliminate the disadvantages of the known solutions in the proposed method, the temperature distribution pattern on the surface of the controlled object is obtained by the color change of the heat-sensitive substance recorded using digital optical means, and using previously obtained nomograms, the temperature distribution on the surface of the controlled object is recorded, based on which the calculation is performed stress-strain state, there are zones of increased stress and strain for distant its monitoring of these zones.
Кроме того, для повышения достоверности измерений регистрацию температурного поля производят с использованием тепловизионных измерителей, а расчет напряженно-деформированного состояния объекта выполняют по зарегистрированной картине видеоизображения распределения температурного поля на поверхности контролируемого объекта с учетом данных оптической регистрации.In addition, to increase the reliability of measurements, the temperature field is recorded using thermal imaging meters, and the stress-strain state of the object is calculated from the recorded video image of the temperature field distribution on the surface of the controlled object, taking into account optical registration data.
Для повышения надежности определения температур и расчета деформаций объекта регистрацию температурного поля производят как с использованием термочувствительного вещества, так и с применением тепловизионных измерителей, а по зарегистрированным картинам изображений распределения температурного поля на поверхности контролируемого объекта, оптических цифровых средств и тепловизионных измерений выполняют расчет напряженно-деформированного состояния объекта.To increase the reliability of determining temperatures and calculating deformations of an object, the temperature field is recorded using both a thermosensitive substance and thermal imaging meters, and the stress-strain calculation is performed using registered images of the distribution of the temperature field on the surface of the controlled object, optical digital means, and thermal imaging measurements. state of the object.
Использование предложенного способа определения напряженно-деформированного состояния объекта позволяет снизить риск аварии, увеличить надежность и достоверность диагностики технического состояния, обеспечить промышленную безопасность и прогнозировать ресурс работающего объекта.Using the proposed method for determining the stress-strain state of an object can reduce the risk of an accident, increase the reliability and reliability of diagnostics of the technical condition, ensure industrial safety and predict the resource of a working object.
Технический результат достигается за счет того, что в предлагаемом изобретении, для определения деформации материала объекта, находящегося в рабочем состоянии, на поверхность контролируемого объекта наносят термочувствительное вещество, которое изменяет свой цвет при изменении температуры объекта, отличающийся тем, что по изменению цвета термочувствительного вещества, зарегистрированному с помощью цифровых оптических средств, и, используя предварительно полученные номограммы, регистрируют распределение температур на поверхности контролируемого объекта, на основании которого выполняют расчет напряженно-деформированного состояния, выделяют зоны повышенных напряжений и деформаций для дальнейшего мониторинга указанных зон.The technical result is achieved due to the fact that in the present invention, to determine the deformation of the material of an object in working condition, a thermosensitive substance is applied to the surface of the controlled object, which changes color when the temperature of the object is different, characterized in that by the color change of the thermosensitive substance, recorded using digital optical means, and using previously obtained nomograms, register the distribution of surface temperatures ontroliruemogo object, based on which calculation is performed of the stress-strain state, secrete elevated areas of stress and strain for further monitoring of said zones.
Кроме того, для повышения точности определения деформации регистрацию распределения температур дополнительно производят с использованием тепловизионных измерителей, усредняют результаты полученные при оптической и тепловизионной регистрации распределения температур и выполняют расчет напряженно-деформированного состояния объекта (НДС).In addition, to increase the accuracy of determining the strain, the temperature distribution is additionally recorded using thermal imaging meters, the results obtained during the optical and thermal imaging registration of the temperature distribution are averaged, and the stress-strain state of the object (VAT) is calculated.
Расчет НДС объекта осуществляют с применением метода конечных элементов к зарегистрированному распределению температур по поверхности объекта, для чего предварительно разбивают контролируемую поверхность на отдельные элементы и выбирают аппроксимирующую функцию в виде, например, равномерного распределения температуры на отдельном элементе.The calculation of the VAT of an object is carried out using the finite element method to the recorded distribution of temperatures on the surface of the object, for which a controlled surface is preliminarily divided into separate elements and an approximating function is selected in the form, for example, of a uniform temperature distribution on a separate element.
Существо предлагаемого способа и возможность достижения положительного результата подтверждается следующими данными. Имеются вещества, которые изменяют свои цвето-яркостные свойства при изменении температуры и которые можно использовать в качестве термоиндикаторов [9]. Среди них можно выделить три основных типа термоиндикаторов: 1) вещества, которые расплавляются при определенной температуре; 2) вещества, изменяющие цвет при достижении определенной температуры, называемой критической температурой или температурой перехода; 3)люминесцирующие вещества, цвет свечения которых или яркость зависит от температуры.The essence of the proposed method and the possibility of achieving a positive result is confirmed by the following data. There are substances that change their color and brightness properties with temperature and which can be used as thermal indicators [9]. Three main types of thermal indicators can be distinguished among them: 1) substances that melt at a certain temperature; 2) substances that change color when a certain temperature is reached, called the critical temperature or transition temperature; 3) luminescent substances whose luminescence color or brightness depends on temperature.
В качестве термочувствительных веществ можно, например, использовать следующие [9]: Ag2HGI4, критическая температура 50°C, цвет меняется от желтого к темнокоричневому; NH4VO3, критическая температура 240°C, цвет меняется от белого к черному; PbS+4BaO2; критическая температура 340°C, цвет меняется от черного к белому. При использовании смеси термочувствительных веществ возможно многократное изменение цвета - свыше 10 изменений. Диапазон изменения температур, которые могут быть определены термоиндикаторами лежат в диапазоне +30°C…+1600°C. Паспортная точность термоиндикаторов составляет ±2°C…±5°C, что вполне достаточно для требуемой оценки температуры для последующих расчетов деформаций. Возможно использование как необратимых, так и обратимых термоиндикаторов, которые могут изменять цвет как в одну, так и в другую сторону изменения температуры.For example, the following [9] can be used as thermosensitive substances: Ag 2 HGI 4 , critical temperature 50 ° C, the color changes from yellow to dark brown; NH4VO3, critical temperature 240 ° C, color changes from white to black; PbS + 4BaO 2 ; critical temperature 340 ° C, color changes from black to white. When using a mixture of thermosensitive substances, multiple color changes are possible - over 10 changes. The temperature range that can be determined by thermal indicators lies in the range + 30 ° C ... + 1600 ° C. The nameplate accuracy of thermal indicators is ± 2 ° C ... ± 5 ° C, which is quite enough for the required temperature estimate for subsequent calculations of deformations. It is possible to use both irreversible and reversible thermal indicators, which can change color both in one direction and in the other direction of temperature change.
Термоиндикаторы, которые можно использовать для определения температуры объекта представляют собой лаковые пленки. Сцепление между покрытием и объектом контроля происходит за счет сил адгезии. Термоиндикаторы должны изменять цвет по достижению температуры объекта заданной величины температурного перехода, которая должна быть достаточно стабильной; при этом необходимо иметь экспериментально установленную калибровочную зависимость, связывающую параметры цветового и температурного полей.Thermal indicators that can be used to determine the temperature of the object are varnish films. The adhesion between the coating and the control object occurs due to adhesion forces. Thermal indicators should change color when the temperature of the object reaches the specified value of the temperature transition, which should be quite stable; in this case, it is necessary to have an experimentally established calibration dependence relating the parameters of the color and temperature fields.
Контроль осуществляется следующим способом. Вещество термоиндикатора наносят на поверхность контролируемого объекта тонкими слоями, которые образуют лакокрасочные покрытия. При изменении температуры поверхности изменяется цвет термоиндикатора (фиг.1). Изменение цвета регистрируют с помощью оптических цифровых систем, в частности цифровых телевизионных метем [10]. По зарегистрированной цветовой картине с помощью предварительно полученных калибровочных графиков определяют температуру наблюдаемых областей контролируемого объекта.Control is carried out in the following way. The substance of the thermal indicator is applied to the surface of the controlled object in thin layers that form paint coatings. When the surface temperature changes, the color of the thermal indicator changes (figure 1). Color changes are recorded using optical digital systems, in particular digital television meta [10]. Using the registered color picture using the previously obtained calibration graphs determine the temperature of the observed areas of the controlled object.
Определение деформаций связанных о распределением температур отдельных частей объекта как на поверхности контролируемого объекта, так и во внутренних областях выполняется с использованием метода конечного элемента (МКЭ) [11].The determination of deformations associated with the temperature distribution of individual parts of the object both on the surface of the controlled object and in the interior is carried out using the finite element method (FEM) [11].
Наблюдаемую поверхность разбивают на отдельные элементы, для каждого из которых выбирают вид аппроксимирующей функции, например, в виде равномерного распределения температуры на выделенном участке. Затем, используя известные МКЭ приемы для расчета температурных полей в трехмерных конструкциях (например, программу теплотехнического расчета «Temper-3D», подходы, позволяющие оценить теплопередачу [11], методы вычислительной механики разрушения [12] и универсальную программу ANSYS в системе МКЭ анализа [13], получаем искомое поле деформаций контролируемого объекта возможность образования трещин в объекте контроля [14].The observed surface is divided into individual elements, for each of which the type of the approximating function is selected, for example, in the form of a uniform temperature distribution in the selected area. Then, using the well-known FEM techniques for calculating temperature fields in three-dimensional structures (for example, the Temper-3D thermal engineering calculation program, approaches that allow one to estimate heat transfer [11], methods of computational fracture mechanics [12] and the universal ANSYS program in the FEM analysis system [ 13], we obtain the desired deformation field of the controlled object the possibility of cracking in the control object [14].
Таким образом, предлагаемый способ диагностики позволяет уменьшить риск аварии промышленных объектов, поскольку позволяет выявить области, в которых материал объекта претерпел существенную деформацию и приблизился к предельному состоянию или превзошел его. Способ имеет следующие преимущества:Thus, the proposed diagnostic method can reduce the risk of an accident in industrial facilities, since it allows you to identify areas in which the material of the object has undergone significant deformation and approached the ultimate state or exceeded it. The method has the following advantages:
- позволяет оперативно, бесконтактно и дистанционно выявить опасные зоны объекта, которые потенциально являются очагами чрезмерных пластических деформаций и возникновения макротрещин;- allows you to quickly, contactlessly and remotely identify hazardous areas of the object, which are potentially foci of excessive plastic deformation and the occurrence of macrocracks;
- является высокооперативным методом, обладающим малыми погрешностями определения опасных зон;- is a highly cooperative method with small errors in determining hazardous areas;
- позволяет автоматизировать процессы измерения и обеспечивает возможность использования мониторинговых подходов в съемке и обработке информации;- allows you to automate the measurement processes and provides the ability to use monitoring approaches in the shooting and processing of information;
- обладает высокой производительностью диагностики предельных состояний контролируемого объекта:- has a high diagnostic performance limit states of the controlled object:
- имеет высокую информативность при выполнении диагностических операций и обработки полученной информации.- has high information content when performing diagnostic operations and processing the information received.
1. Способ диагностики эксплуатационного состояния промышленного объекта, включающий определение деформации материала объекта, находящегося в рабочем состоянии, заключающийся в том, что на поверхность контролируемого объекта наносят термочувствительное вещество, которое изменяет свой цвет при изменении температуры объекта, отличающийся тем, что по изменению цвета термочувствительного вещества, зарегистрированному с помощью цифровых оптических средств, и, используя предварительно полученные номограммы, регистрируют распределение температур на поверхности контролируемого объекта, на основании которого выполняют расчет напряженно-деформированного состояния, выделяют зоны повышенных напряжений и деформаций для дальнейшего мониторинга указанных зон.1. A method for diagnosing the operational state of an industrial facility, including determining the deformation of the material of an object in working condition, which consists in applying a thermosensitive substance to the surface of the controlled object, which changes color when the temperature of the object changes, characterized in that by changing the color of the thermosensitive substances registered using digital optical means, and using previously obtained nomograms, register the distribution of t mperatur on the surface of the controlled object, based on which calculation is performed of the stress-strain state, secrete elevated areas of stress and strain for further monitoring of said zones.
2. Способ диагностики эксплуатационного состояния промышленного объекта по п.1, отличающийся тем, что регистрацию распределения температур дополнительно производят с использованием тепловизионных измерителей, усредняют результаты полученные при оптической и тепловизионной регистрации распределения температур и выполняют расчет напряженно-деформированного состояния объекта.2. A method for diagnosing the operational state of an industrial facility according to claim 1, characterized in that the temperature distribution is additionally recorded using thermal imaging meters, the results obtained during optical and thermal imaging recording of the temperature distribution are averaged, and the stress-strain state of the object is calculated.
3. Способ диагностики эксплуатационного состояния промышленного объекта по п.п.1 или 2, отличающийся тем, что расчет напряженно-деформированного состояния объекта осуществляют с применением метода конечных элементов к зарегистрированному распределению температур по поверхности объекта, для чего презрительно разбивают контролируемую поверхность на отдельные элементы и выбирают аппроксимирующую функцию в виде, например, равномерного распределения температуры на отдельном элементе.3. A method for diagnosing the operational state of an industrial facility according to claims 1 or 2, characterized in that the calculation of the stress-strain state of the facility is carried out using the finite element method to the recorded temperature distribution over the surface of the facility, for which the controlled surface is contemptuously divided into separate elements and an approximating function is selected in the form, for example, of a uniform temperature distribution on an individual element.
ЛитератураLiterature
1. Партон В.З. Механика разрушения: От теории к практике. - М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. Лит., 1990. 240 с.1. Parton V.Z. The mechanics of destruction: From theory to practice. - M .: Science. Ch. ed. Phys.-mat. Lit., 1990.240 s.
2. Коваленко А.Д. Основы термоупругости. - Киев: Наукова думка. 1970, - 308 с.2. Kovalenko A.D. The basics of thermoelasticity. - Kiev: Naukova Dumka. 1970, - 308 p.
3. Гусенков А.П. Прочность при изотермическом и неизотермическом нагружении. - М.: Наука, 1979.295 с.3. Gusenkov A.P. Strength under isothermal and non-isothermal loading. - M .: Nauka, 1979.295 p.
4. Махутов Н.А., Пермяков В.Н. Ресурс безопасной эксплуатации сосудов и трубопроводов. - Новосибирск: Наука, 2005. - 516 с.4. Makhutov N.A., Permyakov V.N. Resource of safe operation of vessels and pipelines. - Novosibirsk: Nauka, 2005 .-- 516 p.
5. Авторское свидетельство №1262267. Способ определения механических напряжений растяжения. В.П.Зубов, Е.С.Шаньгин. Бюллетень изобретений №37, 07.10.86.5. Copyright certificate No. 1262267. A method for determining tensile stresses. V.P. Zubov, E.S. Shangin. Bulletin of inventions No. 37, 07.10.86.
6. Пригоровский Н.И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений. Справочник. М, Машиностроение, 1983, 248 с.6. Prigorovsky N.I. Methods and means of determining the fields of strains and stresses. Directory. M, Mechanical Engineering, 1983, 248 p.
7. Васильев И.Е., Иванов В.И., Махутов Н.А, Ушаков Б.Н Патент на изобретение №2403564, Устройство для диагностики предельного состояния и раннего предупреждения об опасности разрушения материалов и изделий.7. Vasiliev I.E., Ivanov V.I., Makhutov N.A., Ushakov B.N. Patent for invention No. 2403564, Device for diagnosing the limiting state and early warning of the danger of destruction of materials and products.
8. http://www.zetms.ru/support/articles/tenzo/tenzo_theory.php8.http: //www.zetms.ru/support/articles/tenzo/tenzo_theory.php
9. Абрамович Б.Г. Термоиндикаторы и их применение. Химия и Химики, 2008, №5, с.19-64.9. Abramovich B.G. Thermal indicators and their use. Chemistry and Chemists, 2008, No. 5, pp. 19-64.
10. Соснин Ф.Р. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. Ред. В.В.Клюева. T.1, Кн.1: Визуальный и измерительный контроль. - М.: Машиностроение, 2003. 560 с.10. Sosnin F.R. Nondestructive testing: Reference book: In 7 vol. Under the general. Ed. V.V. Klyueva. T.1, Book 1: Visual and measuring control. - M.: Mechanical Engineering, 2003.560 s.
11. Самарский А.А., Вабищевич П.Н. Вычислительная теплопередача. - М.: Едиториал-УРСС, 2002.11. Samarsky A.A., Vabishchevich P.N. Computational heat transfer. - M.: Editorial-URSS, 2002.
12. Сиратори М., Миеси Т., Мацусита X. Вычислительная механика разрушения. - М.: Мир, 1986. - 334 с.12. Siratori M., Miyoshi T., Matsushita X. Computational fracture mechanics. - M .: Mir, 1986.- 334 p.
13. Басов К.A. ANSYS и LMS Virtual Lab. Геометрическое моделирование - М.: ДМК Пресс, 2006. - С.240.13. Basov K.A. ANSYS and LMS Virtual Lab. Geometric modeling - M.: DMK Press, 2006. - P.240.
14. Монастырский А.В., Смыков А.Ф.Особенности моделирования возникновения трещин в отливках на примере СКМ ЛП «ПолигонСофт». Литейное производство. - 2010, - №12. - С.12-14.14. Monastyrsky A.V., Smykov A.F. Features of modeling the occurrence of cracks in castings using the example of SCM LP PolygonSoft. Foundry. - 2010, - No. 12. - S.12-14.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012123508/08A RU2494434C1 (en) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | Method of control over industrial safety and diagnostics of operating conditions of industrial structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012123508/08A RU2494434C1 (en) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | Method of control over industrial safety and diagnostics of operating conditions of industrial structure |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2494434C1 true RU2494434C1 (en) | 2013-09-27 |
Family
ID=49254157
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012123508/08A RU2494434C1 (en) | 2012-06-07 | 2012-06-07 | Method of control over industrial safety and diagnostics of operating conditions of industrial structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2494434C1 (en) |
Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU879426A1 (en) * | 1980-02-13 | 1981-11-07 | Предприятие П/Я Г-4480 | Method of testing copper blank |
| SU918833A1 (en) * | 1980-09-22 | 1982-04-07 | Ленинградский Институт Водного Транспорта | Method of extremal parameter determination in hard surface erosion destruction |
| SU1562818A1 (en) * | 1988-09-14 | 1990-05-07 | Производственное объединение "Уралмаш" | Method of detecting cracks in external surfaces of steel articles |
| SU1599743A1 (en) * | 1988-12-19 | 1990-10-15 | Производственное объединение "Уралмаш" | Method of thermal flaw detection |
| RU2138798C1 (en) * | 1999-01-18 | 1999-09-27 | Пермский государственный технический университет | Method determining positions and forms of concentrators of mechanical stresses in structure of article |
| RU2153162C1 (en) * | 1998-12-30 | 2000-07-20 | Пермский государственный технический университет | Method of location and determination of form of concentrators of mechanical stresses in structure of solid- propellant rocket engine |
| US20050063450A1 (en) * | 2003-09-24 | 2005-03-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Optical monitoring of thermal barrier coatings |
| EP1650555A1 (en) * | 2004-10-22 | 2006-04-26 | Northrop Grumman Corporation | System for detecting structural defects utilizing blackbody self-radiation |
| WO2008071204A1 (en) * | 2006-12-12 | 2008-06-19 | Montanuniversität Leoben | System and method for the defect analysis of workpieces |
| US20090245321A1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-01 | Harry Israel Ringermacher | Characterization of flaws in composites identified by thermography |
| RU2379668C1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) | Method of thermal nondestructive check of working body |
| RU2387978C1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-04-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Method of photometric diagnosis phase transitions in solid bodies based on analysis data of luminance spectra of light reflected from surfaces thereof |
| RU2395786C1 (en) * | 2009-06-03 | 2010-07-27 | Наталья Ивановна Баурова | Diagnostics method of construction state |
| US20110102795A1 (en) * | 2009-08-25 | 2011-05-05 | Huisheng Peng | Carbon nanotube/polydiacetylene composites |
| US20110249700A1 (en) * | 2008-09-17 | 2011-10-13 | Nippon Steel Corporation | Method for detecting defect in material and system for the method |
| RU2439545C2 (en) * | 2006-05-24 | 2012-01-10 | Эрбюс Операсьон (Сас) | Non-destructive test device by means of radiation dispersion analysis |
-
2012
- 2012-06-07 RU RU2012123508/08A patent/RU2494434C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU879426A1 (en) * | 1980-02-13 | 1981-11-07 | Предприятие П/Я Г-4480 | Method of testing copper blank |
| SU918833A1 (en) * | 1980-09-22 | 1982-04-07 | Ленинградский Институт Водного Транспорта | Method of extremal parameter determination in hard surface erosion destruction |
| SU1562818A1 (en) * | 1988-09-14 | 1990-05-07 | Производственное объединение "Уралмаш" | Method of detecting cracks in external surfaces of steel articles |
| SU1599743A1 (en) * | 1988-12-19 | 1990-10-15 | Производственное объединение "Уралмаш" | Method of thermal flaw detection |
| RU2153162C1 (en) * | 1998-12-30 | 2000-07-20 | Пермский государственный технический университет | Method of location and determination of form of concentrators of mechanical stresses in structure of solid- propellant rocket engine |
| RU2138798C1 (en) * | 1999-01-18 | 1999-09-27 | Пермский государственный технический университет | Method determining positions and forms of concentrators of mechanical stresses in structure of article |
| US20050063450A1 (en) * | 2003-09-24 | 2005-03-24 | Siemens Aktiengesellschaft | Optical monitoring of thermal barrier coatings |
| EP1650555A1 (en) * | 2004-10-22 | 2006-04-26 | Northrop Grumman Corporation | System for detecting structural defects utilizing blackbody self-radiation |
| RU2439545C2 (en) * | 2006-05-24 | 2012-01-10 | Эрбюс Операсьон (Сас) | Non-destructive test device by means of radiation dispersion analysis |
| WO2008071204A1 (en) * | 2006-12-12 | 2008-06-19 | Montanuniversität Leoben | System and method for the defect analysis of workpieces |
| US20090245321A1 (en) * | 2008-03-31 | 2009-10-01 | Harry Israel Ringermacher | Characterization of flaws in composites identified by thermography |
| US20110249700A1 (en) * | 2008-09-17 | 2011-10-13 | Nippon Steel Corporation | Method for detecting defect in material and system for the method |
| RU2379668C1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) | Method of thermal nondestructive check of working body |
| RU2387978C1 (en) * | 2008-12-23 | 2010-04-27 | Учреждение Российской академии наук Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН | Method of photometric diagnosis phase transitions in solid bodies based on analysis data of luminance spectra of light reflected from surfaces thereof |
| RU2395786C1 (en) * | 2009-06-03 | 2010-07-27 | Наталья Ивановна Баурова | Diagnostics method of construction state |
| US20110102795A1 (en) * | 2009-08-25 | 2011-05-05 | Huisheng Peng | Carbon nanotube/polydiacetylene composites |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Tan et al. | Measuring crack width using a distributed fiber optic sensor based on optical frequency domain reflectometry | |
| Garnier et al. | The detection of aeronautical defects in situ on composite structures using Non Destructive Testing | |
| Bauer et al. | Analysis of building facade defects using infrared thermography: Laboratory studies | |
| US8432537B2 (en) | Photoelastic coating for structural monitoring | |
| JP5411020B2 (en) | Fatigue limit identification system, fatigue fracture location identification method, and fatigue limit identification method | |
| Tung et al. | Sensing sheet: the sensitivity of thin-film full-bridge strain sensors for crack detection and characterization | |
| Zhang et al. | Rapid determination of fatigue life based on temperature evolution | |
| Wang et al. | Early fatigue damage detecting sensors—A review and prospects | |
| US8451013B1 (en) | Insulated fiber sensor apparatus and method | |
| CN105486242B (en) | It is a kind of to be used for the fiber Bragg grating strain sensor temperature-compensation method with encapsulation | |
| EP3919880B1 (en) | Stress properties measurement method, stress properties measurement device, and stress properties measurement system | |
| Kakei et al. | Evaluation of delamination crack tip in woven fibre glass reinforced polymer composite using FBG sensor spectra and thermo-elastic response | |
| Vaddi et al. | Absorptive viscoelastic coatings for full field vibration coverage measurement in vibrothermography | |
| Ghiassi et al. | FRP-to-masonry bond durability assessment with infrared thermography method | |
| RU2490619C1 (en) | Method of determining efficiency factor of super-thin liquid heat-insulating coatings | |
| Lai et al. | Characterization of flaws embedded in externally bonded CFRP on concrete beams by infrared thermography and shearography | |
| Richter-Trummer et al. | Fibre Bragg grating sensors for monitoring the metal inert gas and friction stir welding processes | |
| RU2494434C1 (en) | Method of control over industrial safety and diagnostics of operating conditions of industrial structure | |
| JP2008014959A (en) | Method for inspecting coating member for interface defects | |
| Pedram et al. | Experimental investigation of subsurface defect detection in concretes by infrared thermography and convection heat exchange | |
| Schaefer et al. | Obtaining a lower estimate of the fatigue limit of metals by a simplified quantitative thermometric approach in a low-cost one-specimen test | |
| JP2005003575A (en) | Temperature measuring sensor, refractory body, and diagnostic method for fireproof lining | |
| Risitano et al. | Definition of the linearity loss of the surface temperature in static tensile tests | |
| RU2740183C1 (en) | Method of electric power thermography of spatial objects with noisy surface and device for its implementation | |
| Bassil et al. | Quantification of cracks in reinforced concrete structures using distributed fiber optic sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140608 |