Информативные характеристики акустических сигналов при неразрушающем контроле напряженно-деформированных деталей железнодорожного транспорта

Муравьев, Тимофей Витальевич

Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Информативные характеристики акустических сигналов при неразрушающем контроле напряженно-деформированных деталей железнодорожного транспорта

кандидата технических наук: Муравьев, Тимофей Витальевич
город: Екатеринбург
год: 2010
специальность ВАК РФ: 05.11.13
цена: 450 рублей

Диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам на тему «Информативные характеристики акустических сигналов при неразрушающем контроле напряженно-деформированных деталей железнодорожного транспорта»

Автореферат диссертации по теме "Информативные характеристики акустических сигналов при неразрушающем контроле напряженно-деформированных деталей железнодорожного транспорта"

На прщах рукописи

0046

7581

Муравьев Тимофей Витальевич

ИНФОРМАТИВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АКУСТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ ПРИ НЕРАЗРУШАЮЩЕМ КОНТРОЛЕ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННЫХ ДЕТАЛЕЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Специальность 05.11.13 - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

16 лен ад

Екатеринбург - 2010

004617581

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте физики прочности и материаловедения СО РАН и Сибирском государственном университете путей сообщения

Научный руководитель:

доктор физико-математических наук, профессор Зуев Лев Борисович

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Ринкевич Анатолий Брониславович

доктор технических наук,

профессор Смирнов Александр Николаевич

Ведущая организация:

Научно-исследовательский институт интроскопии Томского политехнического университета

Защита состоится « 28 » декабря 2010 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета Д004.023.01 в Учреждении Российской академии наук Институте машиноведения УрО РАН по адресу: 620049, г. Екатеринбург, ГСП-207, ул. Комсомольская, д. 34. E-mail: avk@imach.uran.ru, тел. (343) 375-35-61

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института машиноведения УрО РАН.

Автореферат разослан «26» ноября 2010 г.

Отзывы на автореферат, заверенные гербовой печатью организации просим направлять по указанному адресу диссертационного совета.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

Коновалов А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Надежность и долговечность технических устройств железнодорожного транспорта в значительной степени зависят от результатов их диагностирования и неразрушающего контроля. Несущие элементы металлоконструкций пути (рельсы), детали буксового узла колесной пары (внутренние кольца подшипников на оси) циклически нагружаются при эксплуатации, что совместно с высоким уровнем остаточных напряжений и накопленными микроповреждениями приводит к трещинообразованию, разрушению и катастрофическим последствиям.

Современная концепция технической диагностики и неразрушающего контроля базируется на методах обнаружения дефектов в виде разрывов сплошности, снижающих прочность сечений механически нагруженных деталей машин и конструкций. Совершенствование методов и средств неразрушающего контроля в последние десятилетия позволило существенно поднять чувствительность и надежность выявления дефектов в металлоконструкциях. Однако, несмотря на высокую техническую и методическую оснащенность неразрушающего контроля и жесткий технический контроль надзорными органами, техногенные аварии продолжаются. Более того, нередки ситуации, когда разрушения конструкций, аварии и крушения на транспорте происходили сразу после планового дефектоскопического и технического освидетельствования объектов. Налицо противоречие между опасным уровнем техногенных аварий с одной стороны, и весьма высоким уровнем развития методов и средств дефектоскопии, квалификацией персонала, а также методов расчета конструкций с другой. Таким образом, проблема оценки текущего технического состояния инженерных конструкций и деталей машин транспорта является весьма актуальной.

Процесс разрушения материалов начинается с локализации пластической деформации вблизи структурных неоднородностей и концентраторов напряжения, вызывающей формирование зоны деформации, накопление в ней дефектов и образование трещин. Закономерности формирования и размер зоны зависят от структуры материала и локального напряженного состояния. Условиями разрушения являются концентрация механических напряжений и их высокий градиент. Дефект зарождается в месте концентратора напряжений и развивается в направлении градиента. Для гарантии безопасной работы требуется не только дефектоскопия, констатирующая наличие дефекта, но и оценка локальных внутренних напряжений.

Перспективные варианты оценки напряженно-деформированного состояния металлов связаны с акустическими методами, основанными на измерении характеристик упругих волн в контролируемой среде. К их преимуществам следует отнести возможность оценки не только поверхностных, но и внутренних напряжений в объеме материала (за счет многообразия типов используемых волн); оперативность контроля, достаточно высокую разрешающую способность и возможность проведения измерений непосредственно на контролируемых объектах в процессе эксплуатации.

зволяет повысить информативность оценки напряженно-деформированного состояния и дает возможность определения его особенностей.

Проблема точной оценки внутренних напряжений массивных объектов остается нерешенной как аналитически, так и экспериментально. Исследование информативных параметров объемных акустических волн в процессе их распространения в прессовом соединении внутреннего кольца и оси колесной пары, изучение волн акустической эмиссии, в зависимости от величины, направления и вида деформаций в рельсах, существенно расширяют возможности акустических методов контроля для разработки эффективных средств неразрушающего контроля рельсов, сварных стыков рельсов, колец подшипников, что, в конечном счете, повысит безопасность движения.

Объектом исследования являются информативные характеристики акустических сигналов, используемых при неразрушающем контроле металлоконструкций железнодорожного транспорта в напряженно-деформированном состоянии.

Предмет исследования: физико-математические модели распространения акустических волн через прессовое соединение, методическое обеспечение акусти-ко-эмиссионных методов контроля образцов из углеродистых и легированных сталей, рельсов, сварных стыков рельсов, резонансных методов контроля прессовых соединений колец подшипников на шейке оси колесной пары.

Цель диссертационной работы состоит в исследовании информативных характеристик акустических сигналов, распространяющихся в рельсах, их сварных стыках, кольцах подшипников на шейке оси колесной пары вагона, находящихся в напряженно-деформированном состоянии и выработка научно-обоснованных рекомендаций для разработки методик неразрушающего контроля.

Задачи исследования:

1. Теоретические и экспериментальные исследования особенностей распространения акустических сигналов в зависимости от плотности посадки внутренних колец подшипника на шейке оси колесной пары с учетом мешающих факторов. Обоснование рекомендаций по разработке методик контроля степени натяга колец подшипников.

2. Анализ характеристик сигналов акустической эмиссии при упруго-пластическом деформировании на примере стали 09Г2С и разработка методики исследования процессов движения зоны локализованной пластической деформации.

3. Исследование потоковых характеристик сигналов акустической эмиссии в процессе изменения термонапряженного состояния при стыковой электроконтактной сварке рельсов.

4. Анализ основных параметров волны напряжения в процессе движения поезда с применением тензометрирования для разработки методики акустико-эмиссионного контроля железнодорожных рельсов.

Научная новизна

1. Разработана модель процесса распространения упругих волн через прессовое соединение, основанная на явлении ограниченной прозрачности пограничного слоя двух сопрягаемых деталей, учитывающая величину натяга, акустические свойства слоя и деталей, геометрию и внутренние напряжения в кольце, частоту волны.

2. Исследованы передаточные характеристики процессов распространения волн на резонансных частотах прессового соединения, позволяющие обосновать выбор частот и чувствительность акустического метода контроля плотности посадки внутреннего кольца подшипника на шейке оси колесной пары.

3. Предложен метод визуализации процесса движения локализованных полос пластической деформации с использованием метода акустической эмиссии, что позволяет прогнозировать место образования шейки и разрыва образца.

4. Выявлены основные информативные параметры сигналов акустической эмиссии, возникающих при остывании сварных стыков для дефектных и бездефектных соединений. Обоснован рабочий интервал температур акустико-эмиссионного контроля рельсов на рельсосварочном предприятии.

5. Обоснован способ регистрации акустических сигналов при напряженно-деформированном состоянии рельса, обусловленном возникновением резонанса по длине пролетного строения моста на волне изгиба, распространяющейся в рельсе под нагрузкой от проходящего поезда.

Защищаемые положения

1. Расчет акустического тракта при распространении акустических сигналов в прессовом соединении кольца и оси.

2. Результаты экспериментальных исследований процессов распространения акустических сигналов в кольцах и шейках осей колесных пар.

3. Методика визуализации процесса движения локализованных полос пластической деформации с использованием метода акустической эмиссии.

4. Результаты экспериментальных исследований процессов распространения акустико-эмиссионных сигналов в рельсах в условиях термических нагрузок на рельсосварочном предприятии.

5. Способ определения условий регистрации сигналов системой АЭ контроля по соотношению продольной и поперечной деформаций конструкций моста в условиях движущейся поездной нагрузки.

Практическая ценность работы

1. Доказано, что при проектировании методик и средств акустического контроля степени посадки следует руководствоваться с одной стороны требованиями минимальных потерь при прохождении сигнала по объекту, с другой стороны, достаточно крутой и однозначной зависимостью характеристик сигнала, в частности выраженности резонанса, от величины зазора сопрягаемых деталей. Экспериментальные результаты позволили выявить факторы, влияющие на работу УЗ прибора и учесть их при его совершенствовании, а теоретические расчеты обосновывают применение методики контроля степени натяга подшипников.

2. Методика визуализации процесса движения локализованных полос пластического течения с применением метода акустической эмиссии используется в научных исследованиях в ИФПМ СО РАН и учебном процессе в СГУПСе.

3. Доказано, что акустико-эмиссионный контроль указывает на дефектное состояние объекта при использовании в качестве нагружающего воздействия - градиент температур, который возникает при остывании стыка рельсов на рельсосварочном предприятии сразу после сваривания. Результаты работы могут быть использованы при разработке методики контроля сварных соединений рельсов в процессе

остывания, основанной на анализе постоянства потоковых характеристик сигналов от сварного шва после выполнения элекгроконтактной сварки.

4. Обоснована достаточность уровня напряженно-деформированного состояния, создаваемого весом проходящего поезда, для акустоэмиссионного диагностирования рельсов, уложенных на мосту. Разработанный с соавторами «Способ диагностирования рельсовых плетей металлического моста и устройство для его осуществления» запатентован.

Методы исследования. В работе представлены материалы, полученные на основе метода акустической эмиссии, ультразвукового, тензометрического, оптического (спекл-фотография) методов, а так же визуального контроля. Решение поставленных задач осуществлялось с использованием сертифицированного оборудования. Исследования проводились в соответствии с требованиями нормативной документации, утвержденной Госстандартом и Ростехнадзором РФ. Анализ точности определения места положения источников акустической эмиссии проводился по результатам экспериментов проведенных в лабораторных и цеховых условиях. При обработке полученной информации использовались методы математической статистики.

Достоверность полученных в работе результатов обеспечивается физической обоснованностью решаемых задач, применением фундаментальных положений акустики и механики деформируемого твердого тела, решением поставленных задач с использованием современного поверенного сертифицированного оборудования, большим объемом экспериментальных данных и сопоставлением полученных результатов с результатами других исследователей.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертации апробированы на 15-ти Международных и Российских научных конференциях:

Научно-техническая конференция «Наука и молодежь XXI века», Новосибирск, 2002. Межвузовская научная студенческая конференция "Интеллектуальный потенциал Сибири", Новосибирск, 2002. Студенческая конференция «Дни науки -2002», Новосибирск. Студенческая конференция «Дни науки - 2003», Новосибирск. Научно-техническая конференция "Наука и молодежь XXI века", Новосибирск, 2003. Межвузовская научная студенческая конференция "Интеллектуальный потенциал Сибири", Новосибирск, 2004. 2-я Евразийская научно-практическая конференция "Прочность неоднородных структур - ПРОСТ", Москва, 2004. 5-я Региональная школа-семинар молодых ученых «Современные проблемы физики, технологии и инновационного развития», Томск, 2004. Научно-производственный форум «Экологические проблемы и техногенная безопасность строительства, эксплуатации и реконструкции нефтегазопроводов. Новые технологии и материалы», Томск, 2005. XVII Российская научно-техническая конференция «Неразрушающий контроль и диагностика», Екатеринбург, 2005. 7-ая научно-практическая конференция "Безопасность движения поездов", Москва, 2006. 9-ая Международная конференция «Градиентные структурно-фазовые состояния в сталях и сплавах», Новокузнецк, 2006. International Conference NDE for Safety. European Federation for NDT, Prague, Czech, 2007. 1-я Всероссийская научно-техническая конференция «Измерение, контроль и диагностика», Ижевск, 2010. 6-я Российская конференция «Механика микронеоднородных материалов и разрушение», Екатеринбург, 2010.

Личный вклад автора заключается в постановке задач исследования, разработке модели процесса распространения упругих волн через прессовое соединение, разработке и изготовлении вспомогательных устройств и средств сопряжения аппаратурных комплексов при выполнении экспериментов, создании методик обработки сигналов, планировании экспериментов, в анализе результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Публикации. Результаты диссертации изложены в 22-х публикациях, в т.ч. 3-х статьях по списку ВАК, Патенте на изобретение и материалах конференций.

Структура и объем работы. Диссертационная работа изложена на 153 страницах, состоит из введения, пяти глав, основных выводов, списка используемой литературы из 151 наименований. Диссертация включает 53 рисунков, 3 таблицы и 3 приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель и задачи исследований, показана научная новизна и практическая ценность полученных результатов, приводятся основные положения, выдвигаемые на защиту.

В первой Главе приводится обзор литературы по видам напряжений, в том числе железнодорожных изделий. Проводится анализ методов оценки напряженно-деформированного состояния в металлических изделиях и конструкциях. Подробно рассматриваются характеристики акустических и акустико-эмиссионных методов, позволяющие оценивать напряженно-деформированное состояние прессовых и сварных соединений. Обосновывается цель и постановка задач исследования.

Во второй Главе представлена модель процесса распространения акустических волн через прессовое соединение внутреннего кольца подшипника и оси колесной пары и проведены расчеты основных информативных параметров акустических волн в зависимости от степени натяга в прессовом соединении.

В процессе передачи акустического сигнала через прессовое соединение кольца подшипника и оси колесной пары могут иметь место потери энергии, обусловленные двумя основными причинами: ограниченной прозрачностью слоя между кольцом и осью, отличающейся при различных степенях натяга; отражением от границы кольцо - ось вследствие различия в скоростях упругих волн напряженного металла кольца и свободного от напряжений металла оси.

На величину натяга существенное влияние оказывает зазор между кольцом и шейкой оси, обусловленный влиянием ряда факторов: конусность оси и кольца (допуск +10 мкм); эллипсность оси и кольца (допуск +10 мкм); волнообразность со-прикасаемых поверхностей (10 мкм); шероховатость поверхности оси (Яд 6,3 мкм); малозначительные дефекты поверхности кольца и шейки оси; температура сопрягаемых деталей и окружающей среды. В общем случае величина зазора является неравномерной. При моделировании предполагается, что величина зазора может меняться от максимального значения 20 мкм, ограниченного допуском на конусность, эллипсность и волнообразность, в случае, когда натяг отсутствует (степень натяга 0), до среднего значения Яа 0,6 мкм, ограниченного шероховатостью поверхности кольца, когда степень натяга составляет 60 мкм и более. Таким образом, диа-

пазон значений зазора от 0,6 мкм до 20 мкм соответствует различной степени натяга от 0 до 60 мкм.

Отражение и прохождение волн через слой толщиной И с волновым сопротивлением Z2, помещенный между двумя средами с волновыми сопротивлениями и 2) для случая нормального падения описывается выражениями для коэффициентов отражения Я и прозрачности О по амплитуде, полученными Л.М. Бреховских:

д_(г, +2г)(1г -г,)ехр(-и<р)+(г, -г2хг2 + г3)

(г, +ггхг2+г1)ехр(-ц1р)+(г1 -г2\гг-г,)'

(г, - г2 хг2 - г3 )«/<,»+(г, + гг хг2 + гъ )<*/>(-<» где (р = к2к = соИ/С2 - набег фазы плоской волны частоты а при распространении через слой; С2 - скорость продольной волны в слое.

Анализ формул (1) и (2) показывает, что зависимости /? и £> являются гармоническими функциями параметра оМ1С2. Максимумы Я имеют место при условии А = (2л—1)^/4, максимумы коэффициента прозрачности В - при Л = иЛ2/2, п=1,2,3, п -целое число, Я2 - длина волны в слое. В качестве примера на рис.1 представлены кривые зависимостей коэффициента прозрачности И и коэффициента отражения N от частоты/для воздушного зазора фиксированной толщины И.

в я

Рис. 1 - Зависимость коэффициентов прозрачности О и отражения Я от частоты Г для слоя, заполненного воздухом, при различной величине зазора Ь

Функции /?(/) и 0(/) в выражениях (1)-(2) представляют собой передаточные амплитудно-частотные функции Я(/) процессов отражения и прозрачности и могут влиять на выраженность отдельных резонансов, формирование которых обусловлено прохождением или отражением волн от слоя, при различной величине зазора.

Прессовое соединение кольца и шейки оси представляют собой сложную колебательную систему, в которой возможно формирование ряда низкочастотных резонансов: по толщине всего соединения, по толщине кольца и диаметра шейки оси, по толщине кольца подшипника. В частности, для резонанса по толщине кольца ^ и диаметра шейки с13 оси:

¿2+4з=(2я + 1)-§-, (3)

где С/- скорость продольной акустической волны, я -целое число.

На рис.2 представлены зависимости передаточной характеристики Н(/)~02Я прессового соединения от величины зазора й для слоя, заполненного воздухом, на резонансных частотах в соответствии с формулой (3).

о О'И.д Б

IО

-40

■65

-90

-115

-140

к,шм

1,=60кГч

Рис. 2 - Формирование резонанса по толщине кольца и диаметра шейки оси (а), передаточная характеристика сопряжения Н(0~-О21? от величины зазора И для слоя, запол-_ненного воздухом, на частотах резонансов (б)._

Для прессового соединения, выполненного через слой воздуха, наиболее оптимальным является использование резонансного метода на низких частотах. Указанным требованиям наилучшим образом удовлетворяет передаточная характеристика Я(/) ~ О2Я (рис. 2,6). Максимальное ослабление сигнала не превышает 100 дБ, при крутизне зависимости в 60 дБ в диапазоне исследуемых значений степени натяга. ■

Иногда при горячей посадке сопрягаемые поверхности покрываются слоем лака или масла. В отличие от случая воздушного зазора заметные изменения наблюдаются лишь в области высокочастотного диапазона (1...5 МГц). В отличие от слоя, заполненного воздухом, передаточные характеристики Н ~ О1 И являются неоднозначными, что не позволяет использовать последние в методиках контроля степени натяга. Это объясняется формированием собственных резонансов характеристики Н ~ О2/? в исследуемом диапазоне частот вследствие противоположного характера зависимостей коэффициентов отражения и прозрачности.

Для прессового соединения, выполненного через слой масла или лака, низкочастотный метод реализовать нельзя ввиду отсутствия крутой зависимости передаточных характеристик от величины зазора. Тем не менее, измерения степени натяга могут быть выполнены с использованием эхо-импульсного метода на частотах мегагерцевого диапазона. Анализ передаточных характеристик показывает, что наилучшей для использования в методике измерений является характеристика Н ~ й4. Максимальное ослабление сигнала не превышает 100 дБ, при крутизне зависимости в 63 дБ для слоя масла, и 30 дБ для слоя лака в диапазоне исследуемых значений степени натяга.

Другой возможной причиной изменения передаточных характеристик упругой волны при прохождении и отражении ее в прессовом соединении является различие в напряженном состоянии металла оси и кольца роликоподшипника. Проведя аналогию с задачей Ламе о распределении напряжений в толстостенной трубе под

действием равномерного внутреннего радиального давления, полагаем, что касательные напряжения вдоль образующей кольца являются сжимающими и меняются от максимального значения на внутренней поверхности кольца до нуля на его наружной поверхности. В соответствии с известными экспериментальными данными зависимости скорости поперечной горизонтально поляризованной волны С,н от напряжений в кольце в диапазоне значений натяга от 1 до 85 мкм скорость изменяется от 0,08% до 0,2% (рис. 3). При этом коэффициенты отражения и прозрачности О через границу соединения определяются разницей в акустических сопротивлениях граничащих сред ненапряженного металла оси 2г = рС, и напряженного металла кольца г, = рСш:

Л = (4)

Г. г2г

° =-—• (5)

ЛУС,„, % -116л -120 -124 -128 -132^ -136 ■140 20 40 60 Натяг & мм

¡6 12 8 -

0 0 а 0 Натяг 5 мм дБ б

Рис. 3 - Зависимости скорости поперечной волны С, (а) и коэффициента отражения К (б) от величины натяга.

Анализ передаточных характеристик, полученных на основании различия в напряженном состоянии металла оси и кольца роликоподшипника показывает, что коэффициент отражения Я изменяется на 15 дБ при изменении величины натяга от 1 до 85 мкм. Отсюда следует принципиальная возможность контроля степени натяга по величине коэффициента отражения с использованием поперечной горизонтально поляризованной волны на высоких частотах. При использовании этой характеристики отсутствует зависимость от акустических свойств промежуточной среды, через которую выполнено соединение.

В третьей Главе спланированы эксперименты с измерениями значимых параметров на образцах и кольцах, изложены методические приемы, описаны лабораторные установки и нагружающие устройства, приборы для исследований и нераз-рушающего контроля напряжений. Для измерения натяга посаженных колец на шейках осей колёсных пар использован прибор УДС-СИН, реализующий интегрально - резонансный метод ультразвуковой дефектоскопии, основанный на влиянии величины натяга и толщины прослойки между двумя слоями материала на количество отраженных эхо импульсов (6).

Н=КхЫ-А, (6)

где Н - разность диаметров внутреннего кольца и оси колесной пары, мкм; К - постоянный коэффициент, учитывающий свойства слоя и материала; А - константа, мкм; N - число зарегистрированных отраженных эхо импульсов.

Для тарировки прибора на различных уровнях натяга разработан лабораторный стенд, включающий нагружающее устройство для имитации посадки с различным натягом и электрические тензопреобразователи с измерительной тензосисте-мой для контроля напряжений. Тензопреобразователи наклеивались на поверхность кольца вдоль огибающей и по образующей в трёх местах в пределах 1/3 части рабочей поверхности. Сопротивление тензорезистора - 200 Ом; база - 20 мм; коэффициент тензочувствительности - 2,1. Суммарная погрешность измерений составила + 5%. Результаты измерений представляются трёхмерной зависимостью - спектроэхо-граммой, где по осям абсцисс и ординат меняется количество пакетов импульсов и частота в каждом пакете соответственно. Полученные зависимости использовались для калибровки прибора УДС1-СИН, разработанном в СГУПС.

Для исследования влияния несплошностей и структурного состояния сопрягаемых деталей на измеряемые характеристики прибора подготовили образцы из среднеуглеродистой стали 40 в состоянии отжига, закалки и отпусков, а также с искусственными дефектами. Полученные спектроэхограммы показывают различие в дефектности образцов (рис. 4) и влияние термической обработки (рис. 5).

На спектроэхограммах видны различия по энергии импульсов на разной частоте колебаний. Повторяемость вида спектроэхограмм для образцов, имеющих одинаковые дефекты или термическую обработку, достаточно высока. Об изменившейся твёрдости после произведенной закалки можно судить по значениям произведения NF. Однако, графики спектроэхограмм при смешанных воздействиях различных факторов не позволяют однозначно судить о местоположении дефекта и степени его опасности, поскольку на построение картины влияют другие факторы, такие как степень натяга, текстура материала.

0 N. количество пакетов сигналов 128 0 N. количество пакетов сигналов 128

_а_б_

Рис. 4 - Спектроэхограммы образца с просверленным до середины отверстием - (а) и от_верстием насквозь (б).__

60 61 62 63 64 65 66

I □ 34 положение А дзТположвние В □ 43 положение А □ 43 положение в]

Рис. 5 - Зависимость произведения Nот изменений при термическом упрочнении ! _(./У - количество принятых импульсов пакета частотой /*)._ '

В четвертой Главе описываются эксперименты, показывающие тесную связь характеристик сигналов акустической эмиссии (АЭ) со структурными неоднород-ностями материала и с развитием локализации пластической деформации при на-гружении металлических образцов растяжением. Теория пластической деформации подразумевает дискретность процессов на всех стадиях деформации, следовательно, при испускании энергии в ультразвуковом диапазоне превалирует дискретная АЭ. Поэтому в работе использовался метод локализации по разности времен прихода сигналов.

Комплекс состоял из испытательной машины \nstron-1185, акустико-эмиссионной системы СЦАД 16.02 и установки спекл-видеосъёмки для визуализации локализации пластической деформации. В работе использовались образцы из стали 09Г2С толщиной 2 мм, шириной 12 мм, длиной рабочей части 50 мм при общей длине 145 мм. Перед испытаниями образцы отжигались. Преобразователи АЭ (ПАЭ) устанавливались на недеформируемых площадках на расстоянии 80 мм рядом с захватами испытательной машины. Скорость нагружения образца - 1 мм/мин. Работа АЭ комплекса, испытательной машины /я.ут?и-1185, а также установки спекл-видеосъёмки синхронизированы по времени при проведении эксперимента. Ошибка в синхронизации не превышает 1 секунды.

Для визуального представления картины локализации, зарегистрированный I аппаратурой сигнал отображается точкой на линии, соединяющей 2 ПАЭ. При построении зависимости в каждый момент времени получаем распределение координат сигналов АЭ по времени испытания объекта - картину локализации источников АЭ. Погрешность определения координаты зависит от точности определения времени прихода сигнала на ПАЭ. Суммарный счёт АЭ при каждом испытании достигал 6 тысяч и более сигналов. Из них менее трети локализуется в рабочей зоне образца (рис. 6). Штриховыми линиями выделена рабочая часть образца, увеличивающаяся в связи с деформацией в течение времени испытания.

Кривая (7-Е деформации стали 09Г2С содержит упругий участок, площадку текучести и стадию параболического деформационного упрочнения. Параметры сигналов АЭ соответствуют этим стадиям. Анализ данных регистрации АЭ позволяет выделить эти стадии в процессе испытания. Сигналы, регистрируемые в начале процесса, являются, в основном, откликами микродеформаций вследствие трения

захватов испытательной машины о поверхность площадок образца. Эти сигналы имеют наибольшую активность и амплитуду.

На стадии площадки текучести отчётливо наблюдается развитие локализации пластической деформации в виде движения полос скольжения Чернова-Людерса. Этот процесс был зафиксирован спекл-видеосъёмкой. Движение полос сопровождалось локализацией АЭ из соответствующих зон излучения. Для подтверждения соответствия показаний, была вычислена скорость перемещения полосы скольжения по данным локализации АЭ и спекл-видеосъёмки на некотором отрезке времени (рис. 6 - вставка). Скорость движения равна 0,8 мм/с в обоих случаях. Ширина зоны излучения на образце, которая составляет 20...23 мм, совпадает с шириной трека АЭ на картине линейной локализации. Это подтверждает соответствие описываемых явлений.

время, с

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

Относительное удлинение, %

Рис. 6 - График нагружения с-Е образца совмещённый с локализацией сигналов АЭ по _времени. На вкладке - определение скорости движения полосы локализации_

Локализация деформации на стадии площадки текучести происходила с участием двух полос (рис. 7). При этом замечено, что энергия АЭ между полосами делится таким образом, что суммарная её величина, остаётся постоянной. Двигаясь навстречу друг другу полосы сближаются и, в конечном итоге аннигилируют. Такая схема развития пластической деформации характерна для всех образцов исследуемого материала, но взаимное соотношение координат источников множественной АЭ (полос деформации Чернова-Людерса) во времени - индивидуально.

На рис. 8 представлены совмещённая диаграмма кривой нагружения и локализации АЭ, а также слайды из спекл-видеосъёмки нагружаемого образца, выбранные в моменты времени ?2 и ^ на площадке текучести, показывающие соответствие наблюдаемых явлений.

Рис. 7 - Схема движения полос локализации деформации на стадии площадки текучести. I - стадия упруго-пластическая; II - площадка текучести; III - "зона _молчания"; IV - стадия параболического упрочнения._

I: = 90МК

^ = 1 Обсек

Рис. 8 - Картина локализации пластической деформации методами АЭ и спеклфотографии на упруго-пластической стадии и площадке текучести, а) <т-г график, совмещённый с локализацией сигналов АЭ по времени (штриховой линией выделен интервал движения полос до момента их аннигиляции); б), в), г) - слайды _спекл-видеосъемки в моменты ^=64 с; в) С2=90 с; г) {3= 1 Об с._

После завершения стадии площадки текучести активность АЭ резко снижается до нуля на 5... 10 с при заданной скорости нагружения ("зона молчания" в начале параболического упрочнения). Стадии развития пластической деформации отображаются также изменением амплитуд, которые на площадке текучести имеют меньший разброс значений, а при разрушении - максимальный уровень.

На всех образцах получены картины линейной локализации АЭ, на которых можно чётко выделить интервалы времени, соответствующие стадиям пластической деформации на кривой <У-е. Предварительный анализ основных параметров сигналов АЭ показывает, что между ними, и процессами, протекающими при пластической деформации, имеется определённая взаимосвязь. В частности, построив картину локализации АЭ и используя дополнительные данные об амплитудах и активности сигналов можно следить за движением полос деформационного упрочнения на стадии площадки текучести, определить их скорость и, при необходимости, восстановить скорость нагружения образца. С некоторой вероятностью можно прогнозировать место образования шейки и разрыва образца, не заканчивая испытание полным разрушением, что может найти практическое применение при постановке экспериментов.

В пятой Главе приведены результаты исследований параметров АЭ сигналов в образцах и рельсах со сварными швами при остывании после сварки, исследования взаимодействия движущегося поезда с конструкцией моста и рельсами, в которых возникают напряжения сжатия-растяжения под действием стоячей волны. Для исследований воздействия термонапряженного состояния на параметры АЭ сигналов создан лабораторный стенд и методика исследований. В экспериментах использовали образцы из стали 65Г со сварными швами и образцы с боковым цилиндрическим отверстием. Для имитации дефектной сварки в сварной шов внедрялись материалы с коэффициентом линейного расширения, отличающимся от коэффициента расширения стали (графит, титан, вольфрам и алюминий). Образцы нагревались и охлаждались в диапазоне, включающем фазовое превращение. Напряжения в образцах создавали нагревом газовой горелкой с измерением температур пирометром ИАУТХЗ ЬТР СР1.

Для различных состояний образцов (исходное, сварка качественная, сварка дефектная) описаны анализируемые параметры сигналов АЭ (форма, спектры, суммарный счет), которые сопоставлялись с кривой охлаждения. АЭ наблюдалась в диапазоне температур остывания от 500°С до 100°С. Контроль при температуре выше 700°С невозможен в связи с высоким уровнем непрерывной АЭ.

На рис. 9 представлены зависимости для некоторых измерений, наиболее наглядно показывающих характеристики объекта в разных состояниях. Большинство сигналов от качественного сварного шва имеют амплитуды до 200 мВ, в то время как дефектный шов явно выделяется более высокими значениями амплитуд. О повышении энергии источника АЭ, которая зависит от внутренних напряжений в структуре дефектного сварного шва также говорит увеличившийся в 6 раз суммарный счёт.

Во второй части пятой Главы описана схема работы (рис. 10) и результаты контроля сварных стыков рельсов на рельсосварочном предприятии (РСП-29 ЗСЖД). Представлен результат расчёта температурного поля в зоне сварного соединения. Показана возможность проведения неразрушающего контроля сварных соединений на рельсосварочной линии сразу после процесса сваривания и снятия града (рис. 11) по изменению потоковых характеристик сигналов АЭ. По результатам работы создано методическое обеспечение для мониторинга процесса остывания соединения рельсов после контактно-стыковой сварки плавлением основанное на анализе постоянства потоковых характеристик сварного шва.

г 40

1 30 £

О 20

31600

400 0

50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550

Время г,с

2 250

3 гоо

5 150

5 100

г 50

и 0

100 200 300 400 500

Время ис

п-1-1-Г"

100

200 , 300

а)

400 500 ремя ^с

2000

* 1600

400 О

¿•-■'•'-/г'.1 -■'-" -у..-¿Уу'1/* •

,300 400 500 600 Время 1,с

Рис. 9 - Суммарный счёт и амплитуды сигналов за время испытаний при остывании _сварного шва: а) - обычный сварной шов; б) - дефектный сварной шов _

| ПАЭ2 Г3!

рельс 2

пятно измерения Подача рельсовой нити температуры от сварочной машины

пирометр КАГгаиГРСП

Рис. 10 - Рабочая схема проведения испытаний на рельсосварочном предприятии.

Для исследования напряженно-деформированного состояния рельсов на мосту при проходе поезда использовалась тензометрическая система, синхронизированная с системой регистрации АЭ сигналов с точностью ~5 мкс. Съемный тензо-преобразователь для измерений продольных деформаций устанавливался на шейку рельса вблизи нейтральной оси. При проходе поезда по мосту картины напряженно-деформированного состояния для рельсов, расположенных на различных участках пролета моста различались, что объясняется возникновением резонанса по длине пролета моста £=110 м на изгибной волне в рельсе. Ее скорость С0о оценена по формуле для изгибной волны в пластине:

где / - частота волны, <1 - поперечный размер рельса, Е- модуль упругости, р- плотность стали, V - коэффициент Пуассона. При периоде волны ~25...35 с, определённом по данным тензометрии, частоте/=0,03...0,04 Гц, М),2 м, £=20-1010 Па, р =7,8-103 кг/м3, У=0,29 скорость составляет См~7...8 м/с. При этом длина волны Л ~ 220...250 м = 2Ь. Это подтверждает предложенное объяснение деформации рельсов. Максимальная деформация наблюдается в центре пролета моста, а минимальная соответствует участкам рельсов на опорах (узлы стоячей волны).

и, дБ а

-100

-200

Рис. 11 - Зависимость амплитуды импульсов (а), числа импульсов (б) и продольной _координаты источников АЭ (в) от времени в сварном шве с дефектом_

Тензометрия рельсов, расположенных на поверхности балластной призмы пути, подтверждает предположение об изгибе конструкций моста. При проходе поезда по рельсу, лежащему на балластной поверхности, уровень продольных деформаций был существенно ниже. Таким образом, исследования деформаций в рельсах, находящихся под поездной нагрузкой показывают, что рельсы, уложенные на мосту, эксплуатируются с существенно большей амплитудой циклических нагружений, чем рельсы, расположенные на балластной призме и поэтому требуют более тщательного контроля по выявлению развивающихся дефектов усталостного типа. Уровень напряжений в рельсах на мосту действительно достаточен для АЭ контроля в условиях проходящего поезда.

В связи с повышенными шумами в момент прохода поезда по рельсу все локализованные сигналы от источников АЭ, были выявлены до захода поезда на рельс, либо после ухода поезда с рельса. Однако моменты включения и выключения системы на регистрацию определяются соотношением продольной и поперечной деформаций конструкций моста. Прием и регистрацию акустико-эмиссионных сигналов начинают при скорости изменения продольной деформации отличной от нуля, а прекращают - при скорости изменения поперечной деформации отличной от нуля и возобновляют после прохода поезда прием акустических сигналов при скорости изменения поперечной деформации равной нулю, а прекращают при скорости изменения продольной деформации равной нулю.

В Приложениях приведены акты внедрения из дирекции по ремонту вагонов Западно-Сибирской железной дороги и рельсосварочного предприятия и справка об использовании разработок в учебном процессе.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Создана расчётная модель процесса распространения упругих волн через прессовое соединение, позволяющая исследовать основные информативные параметры акустических волн (частота, амплитуда) в зависимости от величины натяга, определяемого зазором между кольцом и шейкой оси, акустических свойств слоя между двумя сопрягаемыми деталями, геометрии соединения. Показано, что для прессового соединения, выполненного через слой воздуха, оптимальным является использование резонансного метода на низких частотах с передаточной характеристикой Я(Я - О2Я, соответствующей частотам резонанса по толщине кольца и диаметра шейки оси. Для соединения через слой масла или лака оценивать натяг следует с использованием эхо-импульсного метода в мегагерцевом диапазоне.

2. Доказано, что возможен контроль натяга по величине коэффициента отражения с использованием поперечной горизонтально поляризованной волны на высоких частотах, обеспечиваемый уменьшением скорости ультразвуковых волн вследствие роста тангенциальных напряжений в кольце при увеличении натяга. При этом отсутствует зависимость от акустических свойств промежуточной среды, через которую выполнено прессовое соединение. Разработаны рекомендации по выбору рабочих частот, крутизны кривой чувствительности и уровней сигналов при проектировании методик акустического интегрально-резонансного метода контроля плотности посадки колец на ось.

3. Экспериментально показано, что изменение степени натяга сопрягаемых деталей ведёт к увеличению основных регистрируемых параметров спектроэхограмм (число импульсов, амплитуда) при реализации интегрально-резонансного метода. Исследовано влияние размеров и конфигурации искусственных дефектов, а также термической обработки образцов среднеуглеродистой стали на параметры спектроэхограмм.

4. Получены картины линейной локализации АЭ в образцах из Стали 09Г2С указывающие на 4 стадии развития деформации, 3 из которых соответствуют стадиям пластической деформации на кривой а-е. Обнаружен эффект исчезновения сигналов АЭ - «зона молчания» - в области пластических деформаций и аналогичный известному эффекту Кайзера. Показано, что изменение в характере поведения параметров сигналов акустической эмиссии (активность, амплитуды) характеризует переход между стадиями кривой а—е на образцах из стали 09Г2С. Падение активности до нуля показывает завершение площадки текучести и предсказывает переход к стадии параболического деформационного упрочнения. Источником сигналов АЭ на стадии площадки текучести являются полосы локализованной деформации Чер-нова-Людерса. Предложен метод определения скорости развития локализованной деформации на площадке текучести по картине локализации АЭ, с использованием данных об амплитудах и активности сигналов.

5. Показана возможность обнаружения дефектов стыка рельсов в термонапряженном состоянии на ранней стадии их развития с использованием метода АЭ в диапазоне температур остывания от 500°С до 100°С. Установлено, что по спектрам АЭ сигналов, отклонений в монотонности роста суммарного счёта и максимальных амплитуд, можно судить о дефектности сварного соединения. По результатам работы создано методическое обеспечение для мониторинга процесса остывания рель-

сов после контактно-стыковой сварки плавлением, основанное на анализе постоянства потоковых АЭ характеристик. Разработанная методика испытана на РСП-29 Западно-сибирской железной дороги.

6. Обоснован способ регистрации акустических сигналов в рельсах по скорости изменения продольной и поперечной деформаций, обусловливающих достаточность уровня напряженно-деформированного состояния, создаваемого весом проходящего поезда для АЭ диагностирования. Способ запатентован, и методика применена для диагностирования рельсов на железнодорожном мосту через р. Обь в г. Новосибирске.

7. Результаты исследований, проведенных в диссертации, используются в учебном процессе СГУПС при повышении квалификации специалистов по акустическому и акустико-эмиссионному контролю в вагонных ремонтных депо.

Основные публикации по теме диссертации

В рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК:

1. Муравьев Т.В., Зуев Л.Б. Особенности акустической эмиссии при развитии полосы Чернова-Людерса в образцах из низкоуглеродистой стали // ЖТФ. 2008. Т. 78, № 8. С. 135-139.

2. Муравьев В.В., Муравьев Т.В. Расчет процесса передачи акустического сигнала через трибосопряжение внутреннего кольца подшипника и оси колесной пары // Дефектоскопия. 2007. №2. С. 16-26.

3. Муравьев М.В., Муравьев В.В., Муравьев Т.В. К возможности диагностирования рельсов в эксплуатации акустико-эмиссионным методом //Дефектоскопия. 2008. №1. С. 42-50.

4. Муравьев М.В., Муравьев В.В., Степанова JI.H., Муравьев Т.В. Способ диагностирования рельсовых плетей металлического моста и устройство для его осуществления. Патент РФ на изобретение №2284519. БИ. № 27.27.09.2006. С. 13.

В других научных изданиях:

5. Муравьев М.В., Муравьев В.В., Муравьев Т.В. Разработка АЭ методики контроля рельсов в эксплуатации // Вестник СГУПС. 2005. Новосибирск. №12, с. 62-72.

6. Козятник и.и., Муравьев Т.В. Определение натяга внутренних колец буксовых подшипников на шейке оси колёсной пары вагона акустическим методом // Вестник СГУПС. 2005. Новосибирск. №12, с. 73-81.

7. Vitaly Muraviev, Timofey Muraviev. Diagnostics of Railway Objects USING Acoustic Emission Technique // International conference nde for safety. November 7-9, 2007. european federation for ndt, prague, Czech. 2007. P. 175-182.

8. Муравьев Т.В. Определение напряжений на поверхности колец буксового подшипника тензометрическим методом // Сборник тезисов докладов новосибирской межвузовской научной студенческой конференции "Интеллектуальный потенциал Сибири". 16-17 мая 2002 года. Новосибирск. НГАСУ. 2002. с.62.

9. Муравьев Т.В. Исследование деформации колец буксового подшипника тензометрическим методом // Тезисы докладов студенческой конференции «Дни науки - 2002». Новосибирск. СГУПС. 2002. с. 84.

10. Муравьев Т.В. Исследование дефектности и структуры цилиндрических образцов методом ультразвукового цифрового сканирования // Материалы научно-технической конференции «Наука и молодежь XXI века». 27-29 октября 2002 г. Новосибирск. СГУПС. 2003. с. 93-96.

П.Муравьев Т.В. Акустико-эмиссионная диагностика сварных соединений с помощью термического нагружения // Тезисы докладов студенческой конференции «Дни науки -2003». Новосибирск. СГУПС. 2003. с. 48.

■ • -¿о-

12. Муравьев T.B. Разработка методики определения качества сварных соединений с помощью акустико-эмиссионной диагностики // Материалы научно-технической конференции "Наука и молодежь XXI века". 29-30 октября 2003г. Новосибирск. СГУПС.

2004. с. 102-103

13. Муравьев Т.В. Повышение надежности обнаружения дефектов в сварных стыках рельсов акустико-эмиссионным методом // Сборник тезисов докладов Новосибирской межвузовской научной студенческой конференции "интеллектуальный потенциал Сибири". 19-20 мая 2004. Новосибирск. НГАСУ. 2004. с. 54.

14. Муравьев В.В., Муравьев Т.В.. Акустико-эмиссионное диагностирование образования и развития трещин при охлаждении сварного соединения // 2-я Евразийская научно-практическая конференция "Прочность неоднородных структур" 20-22 апреля 2004. М.: МИСиС. 2004. С. 152.

15. Муравьев Т.В. Повышение выявляемое™ дефектов при акустико-эмиссионном диагностировании сварных соединений металлоконструкций // Материалы научно-производственного форума «Экологические проблемы и техногенная безопасность строительства, эксплуатации и реконструкции нефтегазопроводов. Новые технологии и материалы». 1-4.03.2005г. Томск. Изд-во ТПУ. 2005г. с. 175.

16. Муравьев В.В., Алексеев А.Б., Муравьев Т.В., Бехер С.А. Контроль сварных соединений акустико-эмиссионным методом в процессе остывания шва после сварки. //Материалы XVII российской научно-технической конференции «Неразрушающий контроль и диагностика». 5-11 сентября 2005 г. Екатеринбург. УПИ - ИФМ УрО РАН.

2005, Т2-35, Д331

17. Муравьев В.В., новиков а.в., Муравьев Т.В. Автоматизированные средства диагностики деталей подвижного состава и конструкций пути //сборник докладов 9-й международной конференции «Градиентные структурно-фазовые состояния в сталях и сплавах», 24 мая 2006 г. Новокузнецк, изд-во сибГИУ, 2006. с. 34-38

18. Муравьев В.В., Бехер С.А., Муравьев Т.В., Алексеев А.Б. Контроль качества электроконтактной сварки рельсов акустико-эмиссионным методом в процессе остывания шва // труды 7-ой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов» 26-27 октября 2006 г. М.: Изд-во МИИТ, 2006. III-29.

19. Муравьев Т.В. диагностика качества трибосопряжения внутреннего кольца подшипника и оси колесной пары // труды 7-ой научно-практической конференции "Безопасность движения поездов". 26-27 октября 2006 г. М.: Изд-во МИИТ, 2006, VI-38.

20. Муравьев Т.В. создание модели распространения акустического сигнала в трибосоп-ряжении внутреннего кольца подшипника и оси колесной пары // 1-я всероссийская научно-техническая конференция «измерение, контроль и диагностика». 22-24 апреля 2010 г. Ижевск, изд-во ижгту, 2010. с. 137-141.

21. Муравьев Т.В. наблюдение развития очагов локализации пластической деформации в образцах из низкоуглеродистой стали // 1-я всероссийская научно-техническая конференция «измерение, контроль и диагностика». 22-24 апреля 2010 г. Ижевск, изд-во ижгту, 2010. с. 50-54.

22. Муравьев Т.В. Влияние напряжений в прессовых и сварных соединениях железнодорожных деталей на характеристики акустических сигналов при неразрушающем контроле // 6-я Российская конференция «Механика микронеоднородных материалов и разрушение». 24-28 мая 2010 г. Екатеринбург, ИМАШ УрО РАН, 2010.

Подписано в печать 24.11.2010. Усл. печ. л. 1,0. Заказ № 2302. Тираж 100 экз. Отпечатано с готового оригинал-макета в издательстве СГУПС, 630049, Новосибирск, ул. Дуси Ковальчук, 191

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Муравьев, Тимофей Витальевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. НАПРЯЖЁННО-ДЕФОРМИРОВАННОЕ СОСТОЯНИЕ В МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЯХ И МЕТОДЫ ЕГО ОЦЕНКИ.:.

1.1 Механические напряжения и условия их возникновения.

1.1.1 Внутренние напряжения в стальных изделиях.

1.1.2 Соединения с натягом.

1.1.3 Термонапряженное состояние.

1.2 Физические методы оценки механических напряжений.

1.2.1 Метод рентгеноструктурного анализа.

1.2.2 Электрическая тензометрия.

1.2.3 Тепловой метод.

1.2.4 Магнитоупругий метод.

1.2.5 Оптические методы.

1.3 Акустические методы контроля механических напряжений.

1.3.1 Акустическая тензометрия.

1.3.2 Оценка затухания ультразвука.

1.3.3 Метод АЭ для контроля напряжений и деформаций.

1.3.4 АЭ при деформировании материалов.

1.4 Выводы из литературного обзора и постановка задачи исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОНТРОЛЯ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ НА ОСИ.

2.1 Модель процесса передачи акустического сигнала в прессовом соединении внутреннего кольца подшипника и оси колесной пары.

2.2 Влияние толщины воздушного слоя на прозрачность в прессовом соединении.

2.3 Расчёт передаточных характеристик на частотах основных резонансов конструкции прессового соединения.

2.4 Влияние толщины слоя, заполненного лаком или маслом.

2.5 Влияние напряженного состояния металла.

2.6 Выводы по 2 главе.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОСАДКИ КОЛЕЦ ПОДШИПНИКОВ НА ШЕЙКУ ОСИ КОЛЁСНОЙ ПАРЫ.

3.1 Влияние степени натяга на параметры акустических волн.

3.2 Влияние структурного состояния образцов и дефектов в них на характеристики акустических волн.

3.2.1 Экспериментальный стенд.

3.2.2 Особенности измерений и предварительный анализ результатов.

3.3 Выводы по 3 главе.

4. ИНФОРМАТИВНОСТЬ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ ПРИ РАЗВИТИИ ЛОКАЛИЗАЦИИ ДЕФОРМАЦИИ В ОБРАЗЦАХ ИЗ НИЗКОУГЛЕРОДИСТОЙ СТАЛИ.

4.1 Акустическая эмиссия при зарождении и развитии трещин.

4.2 Особенности реализации АЭ испытаний и построения картин локализации.

4.3 Особенности АЭ при наблюдении очагов локализации ПД.

4.4 Выводы по 4 главе.

5. КОНТРОЛЬ РЕЛЬСОВ И ИХ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫМ МЕТОДОМ.

5.1 Лабораторные исследования акустической эмиссии в сварных соединениях.

5.2 АЭ испытания рельсов на рельсосварочном предприятии.

5.3 Использование поездной нагрузки для диагностирования рельсов в эксплуатации акустико-эмиссионным методом.

5.4 Выводы по 5 главе.

Введение 2010 год, диссертация по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, Муравьев, Тимофей Витальевич

Надежность и долговечность технических устройств железнодорожного транспорта в значительной степени зависят от результатов их диагностирования и неразрушающего контроля. Несущие элементы металлоконструкций пути (рельсы), детали буксового узла колесной пары (внутренние кольца подшипников на оси) циклически нагружаются при эксплуатации, что совместно с высоким уровнем остаточных напряжений и накопленными микроповреждениями приводит к трещинообразованию, разрушению и катастрофическим последствиям.

Современная концепция технической диагностики и неразрушающего контроля базируется на методах обнаружения дефектов в виде разрывов сплошности, снижающих прочность сечений механически нагруженных деталей машин и конструкций. Совершенствование методов и средств неразрушающего контроля в последние десятилетия позволило существенно поднять чувствительность и надежность выявления дефектов в металлоконструкциях. Однако, несмотря на высокую техническую и методическую оснащенность неразрушающего контроля [1,2] и жесткий технический контроль надзорными органами, техногенные аварии продолжаются. Более того, нередки ситуации, когда разрушения конструкций, аварии и крушения на транспорте происходили сразу после планового дефектоскопического и технического освидетельствования объектов. Налицо противоречие между опасным уровнем техногенных аварий с одной стороны, и весьма высоким уровнем развития методов и средств дефектоскопии, квалификацией персонала, а также методов расчета конструкций с другой. Таким образом, проблема оценки текущего технического состояния инженерных конструкций и деталей машин транспорта является весьма актуальной.

Процесс разрушения материалов начинается с локализации пластической деформации вблизи структурных неоднородностей и концентраторов напряжения [3-5], вызывающей формирование зоны пластической деформации, накопление в ней дефектов и образование трещин. Закономерности формирования и размер зоны зависят от структуры материала и локального напряженного состояния. Условиями разрушения являются концентрация механических напряжений и их высокий градиент. Дефект зарождается в месте концентратора напряжений и развивается в направлении градиента. Для гарантии безопасной работы требуется не только дефектоскопия, констатирующая наличие дефекта, но и оценка локальных внутренних напряжений.

Во всех случаях в основе акустического воздействия на объект контроля в напряженно-деформированном состоянии лежат поля одной природы, поэтому оценка технического состояния металлоконструкций акустическими методами представляется перспективной и достоверной. Использование акустической эмиссии как дополнительного метода позволяет повысить информативность оценки напряженно-деформированного состояния и дает возможность определения его особенностей.

Проблема точной оценки внутренних напряжений массивных объектов остается нерешенной как аналитически, так и экспериментально. Исследование информативных параметров объемных акустических волн в процессе распространения по соединению внутреннего кольца и оси колесной пары, излучения волн акустической эмиссии, в зависимости от величины, направления и вида деформаций в рельсах, существенно расширяют возможности акустических методов контроля для разработки эффективных средств неразрушающего контроля рельсов, сварных стыков рельсов, колец подшипников, что, в конечном счете, повысит безопасность движения.

Объектом исследования являются информативные параметры акустических сигналов, используемых при неразрушающем контроле металлоконструкций железнодорожного транспорта в напряженно-деформированном состоянии.

Предмет исследования: закономерности распространения акустических волн через прессовое соединение, методическое обеспечение акустико-эмиссионных методов контроля образцов из углеродистых и легированных сталей, рельсов, сварных стыков рельсов, резонансных методов контроля прессовых соединений колец подшипников на шейке оси колесной пары.

Научная новизна

1. Разработана расчетная модель процесса распространения упругих волн через прессовое соединение, основанная на явлении ограниченной прозрачности пограничного слоя двух сопрягаемых деталей, учитывающая величину натяга, акустические свойства слоя и деталей, геометрию ,и внутренние напряжения в кольце, частоту волны.

3. Предложен способ наблюдения движения локализованных полос пластической деформации с использованием метода спекл-фотографии, дополненного регистрацией сигналов акустической эмиссии, что позволяет прогнозировать место образования шейки и разрыва образца.

4. Выявлены основные информативные параметры сигналов акустической эмиссии, возникающих при остывании после сварки стыков рельсов для дефектных и бездефектных соединений. Обоснован рабочий интервал температур акустико-эмиссионного контроля рельсов на рельсосварочном предприятии.

Защищаемые положения

1. Расчет акустического тракта при распространении акустических сигналов в прессовом соединении кольца внутреннего подшипника и оси колесной пары.

4. Результаты экспериментальных исследований процессов распространения акустико-эмиссионных сигналов при остывании сварных соединений рельсов на рельсосварочном предприятии.

Практическая ценность работы

1. Доказано, что при проектировании методик и средств акустического контроля степени посадки следует руководствоваться, с одной стороны требованиями минимальных потерь при прохождении сигнала по объекту, с другой стороны, достаточно крутой и однозначной зависимостью характеристик сигнала, в частности выраженности резонанса, от величины зазора сопрягаемых деталей. Экспериментальные результаты позволили выявить факторы, влияющие на работу УЗ прибора и учесть их при его совершенствовании, а теоретические расчеты обосновывают применение методики контроля степени натяга подшипников.

3. Доказано, что акустико-эмиссионный контроль обнаруживает дефектное состояние объекта при использовании в качестве нагружающего воздействия градиента температур, возникающего при остывании стыка рельсов на рельсосварочном предприятии сразу после сваривания. По результатам работы создана методика, основанная на анализе постоянства потоковых характеристик сигналов от сварного шва с учётом температуры сварного соединения.

4. Обоснована достаточность уровня напряженно-деформированного состояния, создаваемого весом проходящего поезда, для акустико-эмиссионного диагностирования рельсов, уложенных на мосту. Разработанный с соавторами «Способ диагностирования рельсовых плетей металлического моста и устройство для его осуществления» запатентован.

Научно-техническая конференция «Наука и молодежь XXI века», Новосибирск, 2002. Межвузовская научная студенческая конференция "Интеллектуальный потенциал Сибири", Новосибирск, 2002. Студенческая конференция «Дни науки - 2002», Новосибирск. Студенческая конференция «Дни науки — 2003», Новосибирск. Научно-техническая конференция "Наука и молодежь XXI века", Новосибирск, 2003. Межвузовская научная студенческая конференция "Интеллектуальный потенциал Сибири", Новосибирск, 2004. 2-я Евразийская научно-практическая конференция "Прочность неоднородных структур - ПРОСТ", Москва, 2004. 5-я Региональная школа-семинар молодых ученых «Современные проблемы физики, технологии и инновационного развития», Томск, 2004. Научно-производственный форум «Экологические проблемы и техногенная безопасность строительства, эксплуатации и реконструкции нефтегазопроводов. Новые технологии и материалы», Томск, 2005. XVII Российская научно-техническая конференция «Неразрушающий контроль и диагностика», Екатеринбург, 2005. 7-ая научно-практическая конференция "Безопасность движения поездов", Москва, 2006. 9-ая Международная конференция «Градиентные структурно-фазовые состояния в сталях и сплавах», Новокузнецк, 2006. International Conference NDE for Safety. i

European Federation for NDT, Prague, Czech, 2007. 1-я Всероссийская научно-техническая конференция «Измерение, контроль и диагностика», Ижевск, 2010. 6-я Российская конференция «Механика микронеоднородных материалов и разрушение», Екатеринбург, 2010.

Публикации. Результаты диссертации изложены в 22-х публикациях, в т.ч. 3-х статьях по списку ВАК, Патенте РФ на изобретение и материалах конференций.

Заключение диссертация на тему "Информативные характеристики акустических сигналов при неразрушающем контроле напряженно-деформированных деталей железнодорожного транспорта"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Создана расчетная модель процесса распространения упругих волн через прессовое соединение, позволяющая исследовать основные информативные параметры акустических волн (частота, амплитуда) в зависимости от величины натяга, определяемого зазором между кольцом и шейкой оси, акустических свойств слоя между двумя сопрягаемыми деталями, геометрии соединения. Показано, что для прессового соединения, выполненного через слой воздуха, оптимальным является использование резонансного метода на низких частотах с передаточной характеристикой #(/) ~ В2 Я, соответствующей частотам резонанса по толщине кольца и диаметра шейки оси. Для соединения через слой масла или лака оценивать натяг следует с использованием эхо-импульсного метода в мегагерцевом диапазоне частот.

2. Доказано, что возможен контроль натяга по величине коэффициента отражения с использованием поперечной горизонтально поляризованной волны, обеспечиваемый уменьшением скорости ультразвуковых волн вследствие роста тангенциальных напряжений в кольце при увеличении натяга. При этом отсутствует зависимость от акустических свойств промежуточной среды, через которую выполнено прессовое соединение. Разработаны рекомендации по выбору рабочих частот, крутизны кривой чувствительности и уровней сигналов при проектировании методик акустического интегрально-резонансного метода контроля плотности посадки колец на ось.

3. Экспериментально показано, что изменение степени натяга сопрягаемых деталей ведет к увеличению основных регистрируемых параметров спектроэхограмм (число импульсов, амплитуда) при реализации интегрально-резонансного метода. Исследовано влияние размеров и конфигурации искусственных дефектов, а также термической обработки образцов среднеуглеродиетой стали на параметры спектроэхограмм.

4. Получены картины линейной локализации АЭ в образцах из Стали 09Г2С указывающие на 4 стадии развития деформации, 3 из которых соответствуют стадиям пластической деформации на кривой ст-е. Обнаружен эффект исчезновения сигналов АЭ - «зона молчания» - в области пластических деформаций и аналогичный известному эффекту Кайзера. Показано, что изменение в характере поведения параметров сигналов акустической эмиссии (локализация, амплитуда, суммарный счет) характеризует переход между стадиями кривой ст-б на образцах из стали 09Г2С. Так, например, падение активности до нуля указывает завершение площадки текучести и предсказывает переход к стадии параболического деформационного упрочнения. Источником сигналов АЭ на стадии площадки текучести являются полосы локализованной деформации Чернова-Людерса. Предложен метод определения скорости развития локализованной деформации на площадке текучести по картине локализации АЭ, с использованием данных об амплитудах и активности сигналов.

7. Результаты исследований, приведенных в диссертации, используются в учебном процессе СГУПС при повышении квалификации специалистов вагонных ремонтных депо и дефектоскопистов ЖД транспорта по акустическому и акустико-эмиссионному контролю, а также студентов технической специальности (прил. В).

Библиография Муравьев, Тимофей Витальевич, диссертация по теме Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

1. Клюев В.В., Соснин Ф.Р., Филинов В.Н. и др. Неразрушающий контроль и диагностика: Справочник. — М.: Машиностроение, 1995. —488 с.

2. Неразрушающий контроль: Справочник в 7 т. Под общ. ред. Клюева В.В., т. 3: ультразвуковой контроль / Ермолов H.H., Ланге Ю.В. М.: Машиностроение, 2004.- 864 с.

3. Ботвина Л.Р. Разрушение: кинетика, механизмы, общие закономерности / отв. Ред. И.И. Новиков; Институт металлургии и материаловедения им. A.A. Байкова РАН. М.: Наука, 2008. - 334 с.

4. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Изд. 3-е перераб., и доп. В двух частях. Часть первая. Деформация и разрушение. М.: «Машиностроение», 1974.-471 с.

5. Гурьев A.B. К вопросу о происхождении упругих несовершенств поликристаллического сплава. — «Физика металлов и металловедение», 1956, т. 3, вып. 2, с. 349 359.

6. Ахметзянов М.Х., Лазарев И.Б. Сопротивление материалов. Учебное пособие для вузов. Новосибирск: Сгупс, 1997. 300 е.: ил.

7. Панин В.Е., Зуев Л.Б. и др. Структурные уровни пластической деформации и разрушения, М.: Наука, 1990.

8. Бйргер И.А. Остаточные напряжения. М.: Металлургия, 1963. —232 с.

9. Гречищев И. С., Ильяшенко, А. А. Соединения с натягом. Расчёт, проектирование, изготовление. — М.: Машиностроение, 1981. — 247 с.

10. Арпентьев Б. М. Сборка соединений с натягом при термовоздействии: Автореф. дис. д.т.н: Киевский Политехническийин-т.—Киев.-1991.—31с.

11. Балацкий Л. Т. Прочность прессовых соединений. Киев: Техшка, 1982. -152 с. ил.

12. Иванов М.Н. Детали машин: Учеб. для студентов втузов/Под ред. В.А. Финогенова. — 6-е изд., перераб. — М.: Высш. шк., 2000. — 383 с: ил.

13. ГОСТ 3325-85. Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки. — Введ. 1987-01-01. -М.: Изд-во стандартов, 1985.-109 с.

14. ГОСТ 7713-62. Допуски и посадки. Основные определения (с изменениями № 2, 3). Введ. 1963-01-01. М.: ИПК Издательство стандартов, 2004. - 14с.

15. Скепский В.П., Скуев В.Б. Ремонт механического оборудования тепловозов: учебник для ПТУ железнодорожного транспорта. М.: ТРАНСПОРТ, 1991. - 184с.: ил. табл.

16. Шуваев В. Г. Неразрушающий контроль прессовых соединений в процессе ультразвуковой сборки. // Контроль. Диагностика. -2008. -№12. -С. 36-42.

17. Технические средства диагностирования: Справочник /В.В. Клюев, П.П. Пархоменко, В.Е. Абрамчук и др.; под общ. Ред. В.В. Клюева. — М.: Машиностроение, 1989. 672 е., ил.

18. Бергман В., Гуггенбергер А., Кун Р. и др.; Измерение напряжений и деформаций / пер. с нем. Ю.Ф. Красонтович, ред. Н.И. Пригоровский. — М.: Машгиз, 1961. 535с.: ил.

19. Тейлор А. Рентгеновская металлография. — М.: Металлургия, 1965.

20. Чистяков А.М., Иванов С.А. Распределение напряжений вблизи волнообразной поверхности и её влияние на результаты рентгеновской тензометрии // Заводская лаборатория. 1987. - № 12. - С. 41-44.

21. Иванов С.А., Колотов А.З. Рентгеновская тензометрия материалов с неоднородным по глубине напряжённым состоянием(Г). // Завод, лаб.1987.-№ 12.-С. 37-41.

22. Иванов С.А., Колотов А.З. Рентгеновская тензометрия материалов с неоднородным по глубине напряжённым состоянием (II). // Завод, лаб.1988. -№ 1.-С. 23-28.

23. Пашолок И.Л., Сухов A.B., Шиткин С.Л. и др. Применение рентгеновской тензометрии для неразрушающего контроля остаточных напряжений цельнокатаных колёс. // Вестник ВНИИЖТ. 2005. - №4. - С. 23-28.

24. Тензометрия в машиностроении. Под ред. Макарова Д.А. -М.: Машиностроение, 1974. -287с.

25. Колочинский Ю.Ю., Коровянский И.Г., Орлов В.А. Метод проволочных сопротивлений // Заводская лаборатория. —1967. -№ 6. С. 8.

26. Муравьев В.В., Степанова Л.Н. Автоматизация измерений, контроля и испытаний: Учеб. Пособие. Новосибирск: Изд-во СГУПС, 2006 - 242с.

27. Степанова Л.Н., Кабанов С.И., Лебедев Е.Ю. и др. Быстродействующая микропроцессорная тензометрическая система для динамических испытаний конструкций // Контроль. Диагностика. 2006. - № 7. - С. 6-14.

28. Степанова JI.H., Бехер С.А., Кочетков A.C., Снежков И.И. Использование тензометрии для контроля колёс грузового вагона в движении // Контроль. Диагностика. -2008. -№08. -С. 14-23.

29. Серьёзное А.Н., А.К. Шашурин А.К. Методы и средства измерений в прочностном эксперименте. М.: изд-во МАИ, 1990. — 200с.:ил.

30. Вавилов В.П. Тепловые методы неразрупгающего контроля: Справочник. — М.: Машиностроение, 1991.-240с. :ил.

31. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюева. Т.5: В 2 кн. Кн. 1: Тепловой контроль. /В.П. Вавилов. — М.: Машиностроение, 2004. 679 е.: ил.

32. Нисимура Macao, Икэдзава Митиси, Судзуки Ясухиро. Измерение распределения механических напряжений с использованием инфракрасного излучения. "Нихон кайдзи кекай кайси, Trans. Nippon. Kaiyi Kyokai", 1984, N 187, с. 134-146.

33. Бекешко H.A., Ковалев A.B. Новые методы, средства и применения теплового неразрушающего контроля // Измерения, контроль, автоматизация: Науч. -техн. сб. обзоров. ЦНИИТЭИ приборостроения. -М.; 1990, N 1(73).

34. Анфилофьев A.B., Лещенко И.Г. Материалы семинара Промышленное применение электромагнитных методов контроля — М., 1974.

35. Неразрушающий контроль: Справочник: в 7 т. Под общ. ред. В.В. Клюева. Т. 6: в 3 кн. Кн. 1: Магнитные методы контроля. В.В. Клюев, В.Ф. Мужицкий, Э.С. Горкунов, В.Е. Щербинин. М.: Машиностроение, 2004. - 832с.: ил.

36. Горкунов Э.С., Емельянов И.Г., Митропольская С.Ю. Определение напряженного состояния растянутого стержня по его измеренным магнитным характеристикам // Прикладная механика и техническая физика. -2008. -Т.49. -№ 5. -С. 205-211.

37. Горкунов Э.С., Смирнов C.B., Задворкин С.М., и др. Взаимосвязь между параметрами напряженно-деформированного состояния и магнитными характеристиками углеродистых сталей // Физика металлов и металловедение. -2007. -Т. 13. -№ 3. -С. 11-21.

38. Горкунов Э.С., Якушенко Е.И., Задворкин С.М., и др. Влияние упругой деформации сжатием, растяжением, кручением на распределение критических магнитных полей в стали 15ХН4Д // Дефектоскопия. 2010. -№2. -С.3-13.

39. Михеев М.Н., Горкунов Э.С. Магнитные методы структурного анализа и неразрушающего контроля. -М.: Наука, 1993. 252 с.

40. Мельгуй М.А. Магнитный контроль механических свойств сталей. Минск: Наука и техника, 1980. -184 с.

41. Бахарев М.С. Разработка методов и средств измерения механических напряжений на основе необратимых и квазиобратимых магнитоупругих явлений: Дис. . д-ра техн. наук: 05.11.13 : Тюмень, 2004,321 с. РГБ ОД 71:05-5/569

42. Алёшин Н. П., Щербинский В. Г. Радиационная, ультразвуковая и магнитная дефектоскопия металлоизделий.-М.: Высшая школа, 1991.-271 с.

43. Александров А. Я., Ахметзянов М. X., Поляризационио-оптические методы механики деформируемого тела, М., 1973. 155 с.

44. Савченко В. И. Экспериментальные методы исследования деформаций и напряжений // Материалы VIII Всесоюзной конференции по методу фотоупругости, т. 1-4, Тал., 1979; 36.,, К., 1981.

45. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. В 2-х книгах. Кн. 1 / Под ред. В.В.Клюева. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1986. - 391 с.

46. Schnars, U. Digital holography / U. Schnars, W. Jueptner. Springer Verlag, 2004.- 164 p.

47. Герасимов С.И. Накладная голографическая интерферометрия для исследования полей деформаций и напряжений в элементах конструкций: дис. . доктора технических наук: (05.23.17 — Строительная механика) / С.И. Герасимов. Новосибирск, 1997. -299 с.

48. Балтийский С.А. Современные методы цифровой голографии / С.А. Балтийский, И.П. Гуров, С. Де Никола, Д. Коппола, П. Ферраро // Проблемы когерентной и нелинейной оптики; под ред. И.П. Гурова и С.А. Козлова. СПб: СПбГУ ИТМО, 2004. - С. 91-117.

49. Вест Ч. Голографическая интерферометрия / пер. с англ. Под ред. Ю.И. Островского. -М.: Мир, 1982. -504 с.

50. A.Labeyrie. Atteinment of Difraction Limited Resolution in Large Telescopes by Fourier Analisis Speckle Patterns In Star Images // Astron & Astrophis. -1970. -№6, -C.85-87.

51. Франсон, М. Оптика спеклов / М. Франсон; пер. с англ. -М.: Мир, 1980. -171 с.

52. В.П. Рябухо. Спекл-интерферометрия // Соросовский образовательный журнал. 2001. -ТОМ.7 №5. - С. 102-109.

53. Jones, R. Holographie and speckle interferometry / R. Jones, C. Wykes. -Cambridge University Press, 1983. 330 p.

54. Гольдштейн P.B., Козинцев B.M., Подлесных A.B., и др. Применение электронной спекл-интерферометрии для регистрации наноперемещений // Изв. РАН. МТТ. -2008. -№ 4. -С. 166-175.

55. Савицкий В.В. Определение остаточных напряжений методом электронной спекл- интерферометрии : дис. канд. техн. наук: 01.02.04 / HAH Украины; Институт электросварки им. Е.О.Патона.-К.,2007.— 144с.

56. Oppenheim А .V. Digital signal processing / A.V. Oppenheim, R.W. Schafer -Prentice-Hall, Inc.: Englewood Cliffs, New Jersey, 1975. 416 p.

57. Владимиров А. П., Горкунов Э.С., Ерёмин П.С., и др. Спекл-интерферометрическая установка для бесконтактного измерения скорости ультразвуковой волны Релея // Приборы и техника эксперимента. —2010. -№ 1.-С. 128-131.

58. Гуща О.И., Смиленко В.Н., Кот В. Г., и др. Контроль напряжений на основе использования подповерхностных акустических волн // Контроль. Диагностика. -2009. -№1. -С. 11-13.

59. Ультразвуковой контроль. И.Н. Ермолов , М.И. Ермолов. Учебник для специалистов первого и второго уровней квалификации. М.: -1998. 35 с.

60. Дымкин Г.Я., Цомук С.Р. Физические основы ультразвуковой дефектоскопии. Учебное пособие. С-Петербург, 1997. — 57-59 с.

61. Горкунов Э.С., Поволоцкая A.M., Субботин Ю.С. Магнитоупругая акустическая эмиссия в ферромагнитных материалах. 2. Влияние упругих и пластических деформаций на параметры магнитоупругой акустической эмиссии // Дефектоскопия. 2001. - № 9. - С. 3.

62. Меркулов Л.Г. Исследование ультразвукового рассеяния в металлах // Техническая физика. 1956. - Т.1. - С.59-69.

63. Еременко В.П. Сравнение ультразвукового и акустико-эмиссионного методов контроля напряженно-деформированного состояния строительных конструкций. // Контроль. Диагностика. — 2008. №7. — С. 25-29.

64. Буденков Г.А., Никифоренко Ж.Г. Использование поляризованного ультразвука для определения внутренней упругой анизотропии материалов // Дефектоскопия. 1967. - № 3. - С. 59-63.

65. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Муравьев В.В. и др. Акустико-эмиссионная диагностика конструкций / под ред. Л.Н. Степановой. —М: Радио и связь, 2000. 280 с.

66. Алешин Н.П., Углов А.Л., Хлыбов A.A., Прилуцкий М.А. Об особенностях использования акустического метода контроля напряженного состояния трубопроводов из сталей с регулируемой прокаткой // Контроль. Диагностика. -2008. -№1. -С. 28-30.

67. Горкунов Э.С., Задворкин С.М., Родионова С.С., и др. Оценка внутренних напряжений в высокоуглеродистых сталях по параметрам электромагнитно-акустического преобразования // Дефектоскопия. —1999. -№ 9. -С. 38-43.

68. Никитина Н.Е. Акустоу пру гость. Опыт практического применения. -Н.Новгород: ТАЛАМ, 2005. 208 с.

69. Бобренко В.М., Вангели М.С., Куценко А.Н. Акустические методы контроля напряженного состояния материала деталей машин. — Кишинев: Штиинца, 1981.- 148 с.

70. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. ред. В.В.Клюева. Т.4: В 3 кн. Кн. 1: Акустическая тензометрия / В.А.Анисимов, Б.И.Каторгин, А.Н.Куценко и др. М.: Машиностроение, 2004. - 736 е.: ил.

71. Eckhard Schneider. Untersuchung der materialspezifischen Einflüsse und verfahrenstechnische Entwicklungen der Ultraschallverfahren zur Spannungsanalyse an Bauteilen. Saarbrücken: Fraunhofer IRB Verlag, 2000. - 196 s.

72. Бобренко B.M., Вангели M.C., Куценко А.Н. Акустическая тензометрия. -Кишинев: Штиинца, 1991. — 204 с.

73. Гузь А.Н. Упругие волны в телах с начальными напряжениями: в 2 т. — Киев: Наук. Думка, 1986. Т. 1. - 376 С.

74. Муравьев В.В., Зуев Л.Б., Комаров К.Л. Скорость звука и структура сталей и сплавов. Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 1996.- 184 с.

75. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. Ред. В.В. Клюева. Т. 3: Ультразвуковой контроль / И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. — М.: Машиностроение, 2004. 864 е.: ил.

76. Смирнов А.Н., Конева H.A., Фольмер С.В., Попова H.A., Козлов Э.В. Повреждаемость сварных соединений. Спектрально акустический метод контроля. -М.: Машиностроение, 2009. 240 е.; ил.

77. Фридман Я.Б. Механические свойства металлов. Изд. 3-е перераб. И доп. В двух частях. Часть вторая. Механические испытания. Конструкионная прочность. -М.: Машиностроение, 1974. 472 с.

78. Неразрушающий контроль: Справочник: В 7 т. Под общ. Ред. В.В. Клюева. Т.7: В 2 кн. Кн. 1: В.И. Иванов, И.Э. Власов. Метод акустической эмиссии. — М.: Машиностроение, 2004. — 679 е.: ил.

79. Горкунов Э.С., Бартенев О.А., Хамитов В.А. Магнитоакустическая эмиссия в монокристаллах кремнистого железа // Известия высших учебных заведений. Физика. 1986. - № 1. - С. 227.

80. Holford К.М., Acoustic Emission-Basic Principles and Future Directions // Strain. -2000. -Volume 36, Issue 2. -P. 51-54.

81. Бойко B.C., Нацик В.Д. Элементарные дислокационные механизмы акустической эмиссии // Элементарные процессы пластической деформации кристаллов: сб. науч тр. — 1978. — С. 159-189.

82. Лысак Н.В., Скальский P.P., Сергиенко О.Н. О методологии АЭ-диагностирования трещинообразования // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1995. — № 3. - С. 23-26.

83. Семашко Н.А., Шпорт В.И., Марьин Б.Н. и др. под общей ред. д-ра техн. наук, проф. Семашко Н.А., канд. техн. наук Шпорта В.И. Акустическая эмиссия в экспериментральном материаловедении. М.: Машиностроение, 2002. - 240 с. ил.

84. Бунина Л.А. Исследование пластической деформации металлов методом акустической эмиссии. -Л.: ЛГУ, 1990. —156 с.

85. Грешников В.А., Дробот Ю.Б. Акустическая эмиссия. -М.: издательство стандартов, 1976. 272 с.

86. Houghton D.R., Crawford A.M. Kaiser effect gauging: the influence of confining stress on its response // Proceedings of the Sixth ISPM Congress. — Montreal.-vol. 2.- 1987.-P. 981-986.

87. Heggen М., Houben L., Feuerbacher М. Plastic-deformation mechanism in complex solids // Nature Materials. 2010. - № 9. P. 332-336.

88. Серьезнов A.H., Степанова JI.H., Муравьев B.B. и др. Диагностика объектов Транспорта методом Акустической эмиссии / под ред. Л.Н. Степановой, В.В. Муравьева. М.: Машиностроение-Полёт,2004.—368е.: ил.

89. Причины отцепок вагонов и текущий ремонт. Г.К. Сендеров, Е.А. Поздина, А.П. Ступин и др. Бюллетень ОСЖД № 4-5, 1999. С. 20-25.

90. Инструктивные указания по эксплуатации и ремонту вагонных букс с роликовыми подшипниками. ЦТВР МПС. - М., 1985, с. 86.

91. Белоногов А.Г., Родионов С.А., Шанаурин A.M. прибор ПС-219 для контроля натяга колец подшипников // дефектоскопия.-2004.-№7.-С. 90-92.

92. Козятник И.И., Муравьев Т.В. Определение натяга внутренних колец буксовых подшипников на шейке оси колесной пары вагона акустическим методом // Вестник СГУПС. 2005. - Выпуск 12. - С. 73-81.

93. Муравьев Т.В. диагностика качества трибосопряжения внутреннего кольца подшипника и оси колесной пары // труды 7-ой научно-практической конференции "Безопасность движения поездов". 26-27 октября 2006 г. М.: Изд-во МИИТ, 2006. VI-38.

94. Муравьев В.В., Муравьев Т.В. Расчет процесса передачи акустического сигнала через трибосопряжение внутреннего кольца подшипника и оси колесной пары // Дефектоскопия. 2007. - №2. - С. 16-26.

95. Бреховских Л.М. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973. - 344 с.

96. Крауткремер И., Крауткремер Г. Ультразвуковой контроль материалов. Справочник / Пер. с нем. М.: Металлургия, 1991. - 752 с.

97. Филоненко-Бородич М.М. Теория упругости. — Государственное издательство физико-математической литературы, 1959, 365с.

98. Муравьев В.В., Козятник И.И., Беспрозванных Е.В. Определение натяга колец подшипников ультразвуковым методом // Сборник докладов. 17 Петербургская конф. «Ультразвуковая дефектоскопия металлоконструкций». С-Пб, 6-8 июня, 2001г. С. 120-124.

99. Исследование возможности определения величины натяга ультразвуковым методом. В.В. Муравьев, Б.В. Глухов, И.И. Козятник и др. // Сборник статей. Юбилейная науч. конф. 70 лет ОмГУПС «Новые технологии-ж.д. транспорту». Омск, 2000. с.268-272.

100. Муравьев Т.В. Исследование деформации колец буксового подшипника тензометрическим методом // Тезисы докладов студенческой конференции «Дни науки -2002». СГУПС. Новосибирск, 2002. С. 84.

101. Нагружающие устройства для внутреннего кольца буксового подшипника. Б.В. Глухов, В.В. Муравьев, И.И. Козятник и др. // Тезисы науч. практ. конф. «Актуальные проблемы Транссиба на современном этапе» 25 октября 2001 г. Новосибирск, 2001. С.396-398.

102. Муравьев Т.В. Исследование дефектности и структуры цилиндрических образцов методом ультразвукового цифрового сканирования // Материалы научно-технической конференции «Наука и молодежь XXI века». 27-29 октября 2002. СГУПС. Новосибирск, 2003. С. 93-96.

103. Зуев Л.Б., Данилов В.И., Семухин Б.С., Пространственно-временное упорядочение при пластическом течении твёрдых тел // Успехи Физики Металлов. 2000. -ТЗ. №3. - С. 237-304.

104. Zuev L. В., On the waves of plastic flow localization in pure metals and alloys // Ann.Phys. 2007. - Vol. 16. No.4. - P. 286-310.

105. Муравьев Т.В., Зуев Л.Б. Особенности акустической эмиссии при развитии полосы Чернова-Людерса в образцах из низкоуглеродистой стали // ЖТФ. 2008. - Т. 78, № 8. - С. 135-139.

106. Гугуев П.В., Гуменюк В.А., Казаков H.A., Несмашный Е.В. Исследование излучения сигналов акустической эмиссии в деформируемом твердом теле. // Контроль. Диагностика. 2008. - №10. - С.21-28.

107. ГОСТ 27655-88. Акустическая эмиссия. Термины, определения и обозначения. М. Изд-во стандартов, 1988. 24с.

108. Методики определения местоположения развивающихся дефектов акустико-эмиссионным методом. Госстандарт. НПО "Дальстандарт". 1980, МИ 207-80.

109. Поляков С.Н., Бикбаев С.А., Зуев Л.Б., Визуализация неоднородностей пластического течения полями декорреляции и скорости мерцания видеоспеклов // Журнал технической физики, -2004, т. 74, № 10.—с. 137-139.

110. Мак Лин Д. Механические свойства металлов. Пер. с англ. под ред. Фридмана Я.Б., М.: Металлургия, 1965. 431с.

111. Лэмб Г. Динамическая теория звука. Пер. с англ. под ред. Исаковича М.А., М: Государственное издательство физико-математической литературы, 1960.-370 с.

112. Семухин Б.С., Бушмелева К.И., Зуев Л.Б., Скорость распространения ультразвука и явление текучести в стали 09Г2С // Металлофизика и новейшие технологии, 1998. - т. 20. -N5. - С. 68 - 71.

113. Иванов В.И., Белов В.М. Акустико-эмиссионный контроль сварки и сварных соединений. М.: Машиностроение, 1981.-184 с.

114. Муравьев Т.В. Акустико-эмиссионная диагностика сварных соединений с помощью термического нагружения // Тезисы докладов студенческой конференции «Дни науки — 2003». СГУПС. Новосибирск, 2003. С. 48.

115. Муравьев Т.В. Разработка методики определения качества сварных соединений с помощью акустико-эмиссионной диагностики // Материалынаучно-технической конференции "Наука и молодежь XXI века". 29-30 октября 2003г. СГУПС. Новосибирск, 2004. С. 102-103.

116. ТУ А02.411709.001-РЭ, СЦАД16.03 «система цифровая акустико-эмиссионная диагностическая». Новосибирск, 2001. — С. 21.

117. Муравьев В.В., Муравьев М.В., Бехер С.А. Применение новой методики обработки сигналов для повышения точности локализации источников АЭ // Дефектоскопия. 2002. - №8. - С. 15-28.

118. Муравьев В.В., Муравьев Т.В. Акустико-эмиссионное диагностирование образования и развития трещин при охлаждении сварного соединения // 2-я Евразийская науч. практ. конф. "Прочность неоднородных структур". 20-22 апреля 2004. М.: МИСиС, 2004. С. 152.

119. Pollok A. Acoustic emission testing // Metals handbook. — 9 edition. 17 vol. AST International. - 1989. - P. 278-294.

120. Муравьев B.B., Муравьев M.B., Бехер С.А. Влияние условий нагружения на информативные параметры и спектр сигналов акустической эмиссии в образцах из углеродистых сталей // Дефектоскопия,—2002.—№7.—С. 10-20.

121. Марков А.А., Шпагин Д.А. Ультразвуковая дефектоскопия рельсов. -СПб.: «Образование-Культура», 1999. 230 с.

122. Нормативно-техническая документация / МПС РФ. Классификация дефектов рельсов НТД/ЦП-1-93. — М.: Транспорт, 1993. 64с.

123. Muraviev V. Diagnostics of Rolling Stock Détails and Way by Acoustic Emission Technique // Abstracts. 10-th European Conférence on NonDestructive Testing. Moscow. June 7-11, 2010. Part 1. 2-nd édition. M.: Publishing House Spectr, 2010. P. 306-307.

124. Муравьев М.В., Муравьев В.В., Муравьев Т.В. К возможности диагностирования рельсов в эксплуатации акустико-эмиссионным методом // Дефектоскопия. 2008. - №1. - С. 42-50.

125. РД 03-131-97 "Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов", Госгортехнадзор России, 2001. 60 с.

126. Стрижало В.А., Добровольский Ю.В., Стрельченко В.А. и др. Прочность и акустическая эмиссия материалов и элементов конструкций / отв. ред. Писаренко Г.С. АН УССР. Ин-т проблем прочности. Киев.: наукова думка, 1990. — 232 с.

127. Кузнецов Н.С. Теория и практика неразрушающего контроля изделий с помощью акустической эмиссии. М.: Машиностроение, 1998. 96 с.

128. ГОСТ Р 52727-2007. Акустико-Эмиссионная диагностика. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2007.

129. Способ диагностирования рельсовых плетей металлического моста и устройство для его осуществления /М.В. Муравьев, В.В. Муравьев, JI.H. Степанова, Т.В. Муравьев // Патент РФ RU № 2284519 С1, Бюлл. № 27, 27.09.2006. Москва, ФИПС. 14 с.

130. Муравьев М.В., Муравьев В.В., Муравьев Т.В. Разработка АЭ методики контроля рельсов в эксплуатации // Вестник СГУПС. Новосибирск. 2005. -№12,-С. 62-72.

131. Vitaly Muraviev, Timofey Muraviev. Diagnostics of Railway Objects USING Acoustic Emission Technique // International conference nde for safety. November 7-9,2007. European federation for ndt, prague, Czech. 2007. P. 175-182.

132. Начальник службы пути ЗападноСибирской железной дороги1. ШевцовЕ.А1. Яг г1,I1. Чи1 г<< //- /1. АКТ

133. О внедрении (использовании) результатов диссертационной работы Муравьева Тимофея Витальевича

134. Начальник отдела неразрушающего контроля рельсов дорожного центра диагностики пути1. Кайсин А.А.1. УТВЕРЖДАЮ:

135. Главный инженер Западно-Сибирской2010 г.1. АКТ

136. О внедрении (использовании) результатов кандидатской диссертационной работы

137. Муравьева Тимофея Витальевича

138. Гл. специалист по НК Зап.-Сиб. ДРВ,1. Больчанов А. А.подпись1. УТВЕРЖДАЮ:1. Проректор по СГУПС к.т.нов А.1. СПРАВКА

139. Об использовании в учебном процессе результатов, изложенных в диссертационной работе Муравьева Т.В. «Информативные характеристики акустических сигналов при неразрушающем контроле напряженно-деформированных деталей железнодорожного транспорта»

Похожие работы

Приборостроение, метрология и информационно-измерительные приборы и системы
05.11.00