автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Метод диагностики несущих металлоконструкций машин по размерам зоны упругопластической деформации

На правах рукописи

ТОЛОКОННИКОВ Александр Сергеевич

МЕТОД ДИАГНОСТИКИ НЕСУЩИХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ МАШИН ПО РАЗМЕРАМ ЗОНЫ УПРУГОПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ

Специальность

05 02 13 - «Машины, агрегаты и процессы» (машиностроение)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тула - 2005

Работа выполнена на кафедре «Подъемно-транспортные машины» в ГОУ ВПО Тульский государственный университет

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Сорокин Павел Алексеевич

Официальные оппоненты.

доктор технических наук, профессор Иноземцев Александр Николаевич

кандидат технических наук Сероштан Владимир Иванович

Ведущая организация-

ОАО «Кран - УМЗ»

Защита состоится « на заседании

диссертационного совета Д 212.271.10 при ГОУ ВПО Тульский государственный университет по адресу: 300600 г. Тула, пр. Ленина, 92, учебный корпус ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Тульского государственного университета.

Автореферат разослан «2У »

200 6 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

км % 3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Существует класс машин, при оценке технического состояния которых особое внимание уделяется технической диагностике металлической конструкции, воспринимающей, в процессе эксплуатации, основные рабочие нагрузки и несущей основные рабочие механизмы. К таким машинам относятся авиационная техника, грузоподъемные машины, дорожные и строительные машины, горные машины, водный транспорт и т.д. Потеря несущей способности металлоконструкциями указанных машин приводит к травмированию людей, материальным затратам, а в ряде случаев носит катастрофический характер. Объектом исследования диссертационной работы являются металлические конструкции грузоподъемных машин.

Одним из средств, направленных на повышение безопасности эксплуатации несущих металлоконструкций машин путем определения их текущего состояния, является их техническая диагностика с использованием методов и средств неразрушающего контроля. Современный уровень развития методов и средств неразрушающего контроля позволяет эффективно выявлять дефекты в условиях эксплуатации металлоконструкций. Однако, эксплуатационные дефекты возникают и зарождаются на завершающей стадии «жизни» металла. Тогда как предваряющие эту стадию усталостные изменения развиваются и накапливаются медленно, долго и постепенно, причем в течение самого продуктивного этапа эксплуатации. Эти процессы идут с явным опережением в зонах концентрации напряжений. Оценка накопленных усталостных повреждений позволяет прогнозировать зарождение эксплуатационных дефектов и, следовательно, предупреждать возможные аварии, но при условии, что найден эффективный параметр контроля реального состояния металлоконструкции.

В связи с этим, актуальным является повышение безопасности эксплуатации машин путем диагностики и мониторинга их несущих металлоконструкций, основанных на оценке накопленных усталостных повреждений по размерам зоны упругопластической деформации.

Цель работы. Повышение безопасности эксплуатации несущих металлоконструкций машин методом диагностики их технического состояния по размерам зоны упругопластической деформации в условиях циклического нагру-жения.

Поставленная цель работы и анализ состояния вопроса позволили сформулировать следующие задачи исследования:

1. Анализ напряженно-деформированного состояния несущих металлоконструкций машин с учетом влияния зон концентрации напряжений.

2. Построение модели развития зоны упругопластического деформирования металлоконструкций при циклическом нагружении.

3. Разработка метода диагностирования металлоконструкций, основанного на анализе зоны упругопластического деформирования.

4. Анализ изменений размеров зоны упругопластического деформирования поверхности элемента металлоконструкции под дейСЩШПКМ^^р^^Ьгру-

зок с помощью автоматизированных средств оптической )

С. Петербург А О а !

5. Построение модели определения выработанного ресурса металлоконструкции на основе анализа изменений размеров зоны упругопластического деформирования.

Методы исследования. Теоретические положения работы основаны на элементах деформационной теории и метода конечных элементов. Для проведения расчетов использовалась САПР АРМ WinMachine, вычислительная среда Mathcad 11.A Enterprise Edition, Origin 4.1 и среда программирования Delphi Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций подтверждена сравнением результатов моделирования с результатами экспериментальных исследований.

Достоверность научных положений и выводов подтверждается корректным использованием фундаментальных положений деформационной теории, адекватностью разработанной математической модели реальным процессам, подтверждением полученных теоретических результатов данными эксперимента и результатами промышленной апробации.

Основные положения, выносимые автором на защиту:

1. Метод диагностики несущих металлоконструкций машин, основанный на анализе изменений линейных размеров зоны упругопластической деформации контрольных площадок под действием циклического нагружения

2. Математическая модель накопления усталостных повреждений, учитывающая влияние геометрических размеров зоны упругопластической деформации на момент зарождения усталостной трещины.

3 Методика оценки потенциальных мест разрушения металлоконструкций машин.

4 Регрессионная модель оценки ресурса диагностируемого образца.

Научная новизна. В диссертации впервые установлена связь между стадиями накопления усталости и линейными размерами зоны упругопластической деформации нагружаемого материала, на основании которой разработан и запатентован способ контроля трещинообразования металлоконструкций машин.

Практическая значимость работы заключается в возможности применения способа контроля трещинообразования и программного обеспечения Resource для оценки выработанного ресурса нагружаемого материала на стадии зарождения усталостной трещины металлоконструкций машин, предельным состоянием которых является усталость.

Реализация работы. Результаты, представленные в диссертационной работе, использованы на предприятии ОАО НПО «Технохолод», а также в учебном процессе в курсе «Диагностика грузоподъемных машин» в Тульском государственном университете.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались и обсуждались на научных семинарах кафедры «Подъемно - транспортные машины и оборудование» Тульского государственного университета, на научно-практическом семинаре «Проблемы оценки остаточного ресурса подъёмно-транспортных, строительных и дорожных машин» (2005 г., г. Москва), на I Всероссийской научно-технической конференции студентов и аспирантов

«ИДЕИ МОЛОДЫХ - НОВОЙ РОССИИ» (2004 г , г Тула), на VI и УШ межвузовских научно-технических конференциях студентов и молодых ученых «Подъемно-транспортные, строительные, путевые машины и робототехниче-ские комплексы» (2002 г., 2004 г, г. Москва), на международном форуме по проблемам науки, техники и образования (2004 г., г Москва), на международной конференции «Автоматизация: проблемы, идеи, решения» (2003 г., г. Тула), на конференции «Технологическая системотехника - 2002» (2002 г., г. Тула).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ, в том числе получен 1 патент.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, изложенных на 173 страницах, содержит 10 таблиц, 39 рисунков, 2 приложения, список литературы из 112 наименований.

ОСНОВНОЕ СОД ЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, сформулированы цель и задачи диссертационной работы, научная новизна и практическая ценность и основные положения, выносимые на защиту

В первой главе проведен анализ факторов, обуславливающих потерю работоспособности грузоподъемными машинами. Подробно рассмотрены и проанализированы достоинства и недостатки существующих методов и средств нераз-рушающего контроля и мониторинга, методик оценки остаточного ресурса.

Анализ причин возникновения повреждений, методов и средств диагностирования усталостных повреждений и расчетных методик определения выработанного и остаточного ресурса показал, что:

- появлению дефектов способствует ряд факторов при их разнообразном сочетании;

- основными дефектами, предшествующими разрушению оборудования грузоподъемных машин является износ их деталей в процессе эксплуатации, а разрушеншо металлоконструкций предшествует зарождение и развитие магистральных трещин;

- современные средства диагностирования оборудования грузоподъемных машин позволяют эффективно выявлять эксплуатационные дефекты, обеспечивая его надежную эксплуатацию;

- современные средства диагностирования металлоконструкций грузоподъемных машин позволяют обнаружить уже имеющиеся дефекты, но не позволяют прогнозировать их появление;

- существующие методы и средства мониторинга металлоконструкций имеют ряд недостатков' слабая помехозащищенность, недостаточная информативность диагностических параметров, высокая стоимость оборудования, невысокая разрешающая способность при обнаружении накопленных усталостных повреждений;

- методики оценки выработанного и остаточного ресурса опираются на кинетику развития трещины, в зависимости от числа циклов нагружения, в то

время, как правилами устройства и безопасной эксплуатации запрещается эксплуатация несущих металлоконструкций грузоподъемных машин с трещинопо-добными дефектами.

Во второй главе рассмотрено изменение свойств поверхности материала под действием циклических нагрузок, произведен анализ методов и средств исследования напряженно-деформированного состояния в зонах концентрации напряжений методом конечных элементов (МКЭ), определены наиболее вероятные места зарождения трещин в несущих металлоконструкциях грузоподъемных машин, предложена модель развития зоны упругопластической деформации вблизи концентратора напряжений.

Основы теории повреждаемости металлов и их соединений под действием усталости представлены в трудах А В. Винокурова, В В Владимирова, С А Головина, В С. Ивановой, В П. Когаева, С. Коцаньды, И В Кудрявцева, Н А Ма-хутова, В.В Панасюка, В И Сероштана, С.А Соколова, Л А Сосновского, В.Ф Терентьева, В Т Трощенко, В И Труфякова

Зарождению усталостных трещин предшествует микропластическая деформация, проявляющаяся в виде интрузий, экструзий, линий скольжения, полос скольжения, пачек полос скольжения, микротрещин Микропластическая деформация наиболее интенсивно протекает в поверхностных и подповерхностных слоях нагружаемого металла и приводит к изменению рельефа его поверхности Очагами зарождения усталостных трещин на микроуровне служат - неоднородное строение, случайная ориентировка и анизотропия кристаллов металла, на макроуровне - концентраторы напряжений (подрезы, канавки, отверстия, сварные швы и тд) Микроскопические линии и полосы скольжения обычно совпадают с направлением действия максимальных касательных напряжений и связаны с прохождением фронта Людерса - Чернова Макродеформации (критические пачки полос скольжения), вызванные упругопластическим деформированием, располагаются перпендикулярно направлению линии действия нагрузки и распространяются в виде фронта чередующихся волн пластичности вдоль действия главного растягивающего напряжения Интенсивность изменения рельефа поверхности пропорциональна уровню приложенной нагрузки и механическим свойствам материала Наличие концентраторов напряжений приводит к более интенсивному изменению рельефа поверхности

Исследование полей напряжений и деформаций в условиях упругопластиче-ского деформирования, имеющего место вблизи концентраторов напряжений, проводится экспериментальным и (или) расчетным путем. К экспериментальным методам исследования относят метод хрупких тензочувствительных покрытий, оптически активных покрытий, метод муара, метод сеток Они наиболее точны, но трудоемки и требуют больших материальных затрат Анализ напряженного и деформированного состояния элементов конструкций расчетным путем вызывает значительные трудности. К расчетным методам определения напряженно-деформированного состояния относятся' точные решения задач теории пластичности, деформационную теорию, приближенные методы численного решения Точные аналитические решения упругопластических задач для зон концентрации напряжений получены для весьма ограниченного их чис-

ла. Применение деформационной теории позволяет приближенно определять коэффициенты концентрации деформаций и напряжений, и их перераспределение при упругопластическом деформировании в области малоцикловой усталости, но не нашло широкого распространения при исследовании зон концентрации напряжений элементов конструкций, работающих в области многоцикловой усталости (на пределе выносливости). Одним из наиболее точных расчетных методов определения полей напряжений и деформаций на данный момент является МКЭ Однако применение МКЭ вызывает трудности при определении локального напряженно-деформированного состояния в соответствии с блоком нагрузок, реализуемых в эксплуатации, с учетом нестабильности деформационных свойств материала в процессе циклического нагружения.

С целью определения зон повышенной нагруженности, так называемых горячих точек, было проведено исследование конечно-элементных моделей металлоконструкций типовых грузоподъемных машин: мостового крана, грузоподъемностью 50/10 т и пролетом 16,5 м, и козлового крана, грузоподъемностью 25 т, пролетом в 32 м и двумя консолями по 12 м в САПР АПМ Win-Machine Расчет проведен для двух расчетных случаев: тележка с грузом находится в середине пролета, и тележка с грузом находится у концевой балки (мостовой кран) и на краю консоли (козловой кран).

Анализ напряженного состояния рассмотренных металлоконструкций позволил сделать следующие выводы:

- листовые конструкции мостовых кранов имеют три характерные области повышенных значений напряжений (рис.1) под подошвой рельса, в местах приварки диафрагм к листам верхнего пояса, при прохождении над ними грузовой тележки, в местах крепления угловых букс на концевых балках; в опорных узлах - местах соединения концевой и главной балок. В указанных местах действуют практически равные между собой по величине напряжения;

- в металлических конструкциях козловых кранов (рис.2), наибольшие напряжения возникают в стержнях, непосредственно воспринимающих рабочие нагрузки, местах крепления подтележечного рельса к нижнему поясу, панелях нижнего и верхнего поясов, местах крепления пролетного строения к опорам.

Однако кроме конструкционной концентрации напряжений, обусловленной формой и размерами машины, следует учитывать технологическую концентрацию, вызванную наплавлением металла и остаточными напряжениями и деформациями в сварных соединениях На рис.3 и рис.4 показаны карты распределения напряжений по конечно-элементным моделям, имитирующим характерные для изготовления металлоконструкций грузоподъемных машин сварные соединения: стыковое и тавровое В зависимости от высоты валика сварного шва и характера передачи усилий значения теоретического коэффициента концентрации напряжений изменяются в диапазоне аа = 1,4 2,9

Таким образом, сочетание конструкционных и технологических концентраторов может привести к возникновению в локальных зонах несущих металлоконструкций напряжений, достигающих и превышающих значение предела текучести, вызывая упругопластическое деформирование металла при работе конструкции на пределе выносливости.

I

гм

2И4 2Я1

с = 198МПа

В

увеличено

В

■ увеличено

= 19(МПа £7=19ШПа

сг = 188МПа <х = 119МПа

сг=98МПа

Рис. 1. Карта напряжений, МПа. Грузовая тележка в середине пролета

Учитывая, что концентраторы напряжений образуют малую область конструкции, где напряжения достигают значения предела текучести, а также то, что конструкция образована тонкостенными листовыми элементами, можно судить об упругопластическом деформировании этих зон при плосконапряженном состоянии в процессе циклического нагружения. Возникает вопрос об оценке долговечности такой конструкции.

А

увеличено

Рис.2. Карта напряжений, МПа. Грузовая тележка в середине пролета

Процесс накопления усталости можно условно представить двумя стадиями: рассеянной повреждаемости и локальной повреждаемости (развитие макротрещины). Полная долговечность объекта определяется как сумма долговечности на стадии рассеянной повреждаемости Ыр и долговечности на стадии развития макротрещины Л^:

«гнем = 200 МПа, (тмах =289,6 МПа, аа = 1,4 <7„ом =200 МПа, сгмлх =405,4 МПа, аа = 2,03

а; б)

Рис.3. Карты распределения напряжений в стыковых соединениях для различных значений высоты наплавленного металла А:

а- А = 1,0 мм; б - А = 2,5 мм

0ном=2ОО МПа, о»«- 580 МПа, аа = 2,9 <7НОМ=200 МПа, ¿w- 356 МПа, = 1,78 я;

Рис.4. Карты распределения напряжений в тавровых соединениях в зависимости от характера приложенной нагрузки' а - передача усилий через приваренный элемент; б - передача усилий по поясу

Т.к. эксплуатация грузоподъемных машин с трещиноподобными дефектами в несущих металлоконструкциях запрещена, наибольший интерес представляет изучение стадии рассеянной повреждаемости, что позволяет прогнозировать образование макротрещин

В настоящее время для расчета долговечности элементов конструкций до возникновения усталостной трещины наиболее точным является расчет по локальному напряженно-деформированному состоянию (НДС), т.к. позволяет учитывать реальное деформирование материала вблизи концентратора, в месте изменения формы и размеров исследуемого элемента конструкции

В качестве параметра, характеризующего число циклов до возникновения усталостной трещины в телах с надрезом, как правило, используют значение амплитуды или самой величины накопленной остаточной деформации Относительную величину амплитуды остаточной деформации в £-ом полуцикле с позиций деформационной теории можно определить из соотношения

г(к)

-(к) _ етахк (2)

* ~ 2 ЕеТ {)

где - относительная максимальная деформация в к-ом полуцикле нагру-

жения, ё^ = К^ - коэффициент концентрации деформаций в А>ом

полуцикле нагружения; ё^ - относительная номинальная деформация в к-ом полуцикле нагружения {ёп=еп/ет); ет - деформация материала на пределе текучести; ал - предел выносливости материала при симметричном цикле нагружения; Е - модуль упругости материала.

При этом величины коэффициентов концентрации деформаций (Ке) и напряжений (Ка) связаны с теоретическим коэффициентом концентрации напряжений аа модифицированным выражением типа Нейбера с поправочной функцией Н А Махутова.

= а2/(1+т)-(1-т)/(.+т) ^ ]/(!+*) при _ ^ 1 (3)

Ке = «а '/К*») _ ПрИ<Тп > 1. (4)

Ка = аГ(1+и) / ^-т)/(1+и)(астап ^Н^У^А^) При^< 1. (5)

= «¡Г'М ^Н-^М»-) при - > ^ (6)

где ап - относительное номинальное напряжение {ап=ап!ат ),стг - предел текучести материала, т - характеристика упрочнения материала; п - постоянная, определяема из эксперимента (для большой группы сталей п □ 0,5).

Накопленную относительную неупругую деформацию в вершине концентратора в соответствии с усталостным критерием разрушения с использованием правила линейного суммирования повреждений определяют по формуле:

*о

тахк

(7)

где ¿о - число полуциклов нагружения; тео - характеристика материала; для пластичных малоуглеродистых и низколегированных сталей с пределом прочности до700МПа тео=0,5.

Предельное число полуциклов до разрушения определяется соотношением:

"тахк

Ее г

1 /т£„

¿к- 2

-и-

4еТ 1-

¥к\

\/т,0

(8)

где щ - относительное сужение в шейке образца при разрушении.

Зависимость коэффициентов концентрации деформаций и напряжений от числа циклов нагружения, а также односторонне накопленная относительная деформация на различных этапах нагружения для СтЗпс (характерного материала металлоконструкций грузоподъемных машин), для относительного номинального напряжения а„ = 0,8 и различных значений теоретического коэффициента концентрации напряжений, рассчитанные с использованием деформационной теории, показаны на рис.5 - рис.7.

При переходе к циклическому нагружению наблюдается развитие зоны уп-ругопластической деформации в виде фронта чередующихся волн пластичности, направленных перпендикулярно линии действия приложенной нагрузки вдоль действия главного растягивающего напряжения в направлении от вершины концентратора (рис.8).

Таким образом, в качестве параметра, характеризующего число циклов до возникновения усталостной трещины, может быть использован размер зоны упругопластического деформирования Ьупд (см. рис 8). Размер зоны упругопла-стической деформации Ьупд зависит от амплитуды приложенной нагрузки, вида концентратора и числа циклов нагружения, т.е. от тех параметров, которые определяют значение накопленной относительной неупругой деформации вблизи концентратора. Таким образом, для определения размера зоны упругопласти-ческой деформации может быть предложено уравнение:

V = ЛеР) =/

етахк ст-1

2 ~ Еег

1/ тео

/

е„ а

2/(1+т(*))-(1-т(*))/(1+т(*))

Дг.^.Г

где т(к) - характеристика циклического упрочнения.

1/те0

«(!-«(*))[!-(¡х„~1)/ аа]/(1+т(к))

Ее7

с1к

(9)

к<к>

6,0

5,5 5,0 4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0

I I I IIII «а =4

аа =3

а а =2

10й

10'

10

10'

104 N

Рис 5. Зависимость коэффициента концентрации деформаций от числа циклов нагружения

3,0

2,5 --

2,0

-л*,,

1,5

1,0

0,5

0,0 ■

10"

101

10

10

ю4

Рис.6. Зависимость коэффициента концентрации напряжений от числа циклов нагружения

1,0 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0,0

10е 101 ю1 105 10* 10* ю' N

Рис.7. Односторонне накопленная относительная деформация на различных этапах нагружения

Рис.8 Зона упругопластических деформаций при относительном выработанном ресурсе образца Л = 0,7' Ь>1Ю - размер зоны упругопластического деформирования

При этом оценку момента зарождения усталостной макротрещины можно провести по следующей схеме. Экспериментальным путем с применением средств оптической рефлектометрии определяют размер зоны упругопластического деформирования 1упа в контрольных точках исследуемой конструкции, в местах повышенной концентрации напряжений, или его прирост между двумя периодами обследования Зная размер зоны упругопластического деформирования, характеристики надреза и амплитуды номинальных напряжений по уравнениям (2-7, 9) рассчитывают соответствующее значение накопленной деформации и амплитуду местной деформации или напряжения Затем с использованием соотношения (8) или с использованием кривой усталости гладкого образца рассчитывают число циклов до возникновения усталостной трещины.

В третьей главе разработан способ контроля трещинообразования в несущих металлоконструкциях машин, рассмотрено применение средств оптической рефлекгометрии для автоматизации определения размеров зоны упруго-пластической деформации, произведен выбор оптимального алгоритма. Приведено описание программы обнаружения усталостных повреждений Resource.

Основы теории диагностирования дефектов поверхности оптическими реф-лектометрическими методами представлены в трудах Ф Г Басса, П.А. Бакута, А С Гурылева, В А Лопухина, В И Мандросова, И Н Матвеева, П А. Сорокина, А.С Топорца, Н.Д. Устинова, И.М. Фукса.

Зарождению усталостных трещин предшествует микропластическая деформация, интенсивно протекающая в поверхностных и подповерхностных слоях металла и приводящая к изменению рельефа поверхности Количественная и качественная оценка изменений рельефа поверхности может дать объективные данные о степени усталостных повреждений исследуемой металлоконструкции и оценить ее ресурс до момента образования макротрещины. Причем получить оценку изменений рельефа поверхности можно не только непосредственными измерениями (например, с помощью профилографа), но и по косвенному признаку - по изменению оптических свойств отраженного с исследуемой поверхности светового потока, с помощью средств сканирования рефлектометриче-скими методами дефектоскопии.

Для измерения размеров зоны упругопластического деформирования может быть предложен следующий способ. Исследованием конечно-элементной модели металлоконструкции грузоподъемной машины или на основании статистических данных, определяют места повышенной концентрации напряжений, т е наиболее вероятные места возникновения усталостных трещин, и подготавливают контрольные площадки Периодически проводится измерение линейных размеров зоны упругопластического деформирования Измерения размеров зоны упругопластического деформирования осуществляется сканированием контрольных площадок с использованием оптических датчиков в плоскости действия растягивающей силы, т е в направлении продвижения фронта волн у пру го пластической деформации, и, следовательно, перпендикулярно предполагаемому развитию макротрещины.

При этом задается пороговое значение величины срабатывания установки, в виде сигнала, явно «просматриваемого» на фоне помех и соответствующего определенной глубине полосы скольжения, после чего, в автоматическом режиме начинается отчет расстояния, пройденного датчиком до следующего порогового значения сигнала, характеризующее достижение датчиком самого концентратора Регистрация и количественная оценка изменений линейных размеров зон упругопластического деформирования поверхности контрольных площадок служит мерой степени усталостного повреждения узла исследуемой металлоконструкции, а при достижении зоной своих максимальных размеров происходит образования макротрещины.

Предложенный способ позволяет повысить объективность и разрешающую способность диагностики трещинообразования металлоконструкций, зоны концентрации напряжений которых (такие, как сварные швы, заклепки,

отверстия, подрезы и т.п.), в процессе нагружения, подвергаются упругопла-стическому деформированию с возможностью наблюдения и прогнозирования кинетики процесса накопления усталостного повреждения во времени. На данный способ получен патент РФ.

Обнаружение дефектов поверхности рефлектометрическим методом базируется на диагностике отклонений параметров рассеянного поверхностью светового потока от некоторых значений, характерных для бездефектной поверхности Оптоэлекгронный преобразователь (рис.9) содержит фотоприемник, расположенный в зеркально отраженном контролируемым объектом световом потоке, фотоприемник, расположенный в диффузно отраженном световом потоке, и блок контроля, входы которого соединены с выходами фотоприемников Блок контроля состоит из двухканального аналого-цифрового преобразователя и вычислителя.

Для обнаружения дефектов поверхности контролируемый объект сканируют преобразователем Световой поток заданной интенсивности направляют на поверхность объекта и регистрируют фотоприемниками, преобразуя в дискретные электрические сигналы зеркально и диффузно отраженные световые потоки. Затем формируют выборки п регистрируемых световых потоков.

Для каждой выборки объема п в блоке контроля измеряют оценки дисперсий зеркальной и диффузной составляющих и их произведение А = . По произведению судят о наличии или отсутствии дефектов на поверхности контролируемого объекта.

Так как измерение профиля поверхности (как случайного процесса) в данном случае носит дискретный характер, то для оценки дисперсии принимается следующее выражение:

где Я1, Я] - текущие значения зеркальной или диффузной составляющих для

(П)

/=(12,..., и), / =(1,2,...,«).

Фотоприемники

Тьптг ипнмпппа

Ищ

А

Рис 9 Схема оптоэлектронного преобразователя

Применение дисперсий для обнаружения дефектов обусловлено следующими причинами: увеличивается отношение сигнал/шум; значение параметра А не зависит от знака входного сигнала с датчиков. Анализ математических моделей показал, что значение параметра А при наличии дефекта на порядок превосходит его значение при отсутствии дефекта.

Программное обеспечение Resource позволяет реализовывать анализ произведений дисперсий интенсивности зеркальной и диффузной составляющих рассеянного поверхностью светового потока, и автоматизировано оценивать размеры зоны упругопластической деформации.

В четвертой главе приведены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие связь между размерами зоны упругопластического деформирования и степенью усталостного повреждения испытываемого образца. Описана методика проведения экспериментальных исследований На основе экспериментальных данных получена регрессионная модель, позволяющая оценить относительный выработанный ресурс диагностируемого образца

Для экспериментальных исследований были изготовлены лабораторные образцы, имитирующие стыковое сварное соединение. В качестве материала образцов был выбран прокат листовой стальной марки СтЗсп ГОСТ 14637 - 89, характерный для металлоконструкций грузоподъемных машин.

На сварных образцах, с теоретическим значением коэффициента концентрации напряжений аа = 2 и с асимметрией цикла R0 = 0,3, проводили циклическое растяжение при напряжении атах = 200 МПа, характерном для зон конструктивной концентрации. Поверхность испытываемых образцов в районе концентратора напряжений полировалась

Измерение размеров зоны упругопластической деформации на поверхности испытываемых образцов осуществлялось оптическим рефлектометрическим методом, по алгоритму, реализующему произведение оценок дисперсий зеркальной и диффузной составляющих

Анализ полученных данных: относительные величины ресурса ( N0) - размеры зоны упругопластической деформации (Lynd) позволяет предположить,

что между ними существует связь вида N„ = Q00447( Lmd +1,00 67 ) 2,89592 (рИс 10). Проверка модели с помощью критерия Фишера подтвердила ее адекватность. Полученная модель позволяет оценить относительный выработанный ресурс диагностируемого образца.

Размер Ьупд, мм

Рис 10. Зависимость размеров зоны упругопластического деформирования от относительного ресурса

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

В диссертационной работе решена научно - техническая задача, состоящая в повышении безопасности эксплуатации несущих металлоконструкций машин методом диагностики их технического состояния по размерам зоны упругопла-стической деформации в условиях циклического нагружения

В рамках проведенных исследований получены следующие основные результаты

1. Метод диагностики несущих металлоконструкций грузоподъемных машин, основанный на анализе изменений линейных размеров зоны упругопла-стической деформации контрольных площадок под действием циклического нагружения, сводит к минимуму участие оператора и обладает высокой объективностью оценки. Патент РФ №2255327.

2. Модель накопления усталостных повреждений, учитывающая влияние геометрических размеров зоны упругопластической деформации на момент за-роздения усталостной трещины.

3. Конечно-элементные модели металлоконструкций грузоподъемных машин с оценкой потенциальных мест их разрушения.

4. Программное обеспечение Кевоигсе позволяет осуществлять анализ произведений дисперсий интенсивности зеркальной и диффузной составляющих

рассеянного контролируемой поверхностью светового потока, и автоматизировано оценивать размеры зоны упругопластической деформации.

5. Экспериментальные исследования, подтверждающие связь между изменениями линейных размеров зоны упругопластической деформации поверхности контрольной площадки и степенью усталостного повреждения испытываемого образца Линейные размеры зоны упругопластической деформации на стадии образования макротрещины изменяются в пределах от 0 до 5,5 мм.

6. Регрессионная модель, позволяющая оценить относительный выработанный ресурс диагностируемого образца. N0 = Q0()Ml(Lynd +1,0067 J 2,89592.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ИЗЛОЖЕНО В

РАБОТАХ

1. Селиверстов Г.В., Сорокин П.А., Толоконников А.С Автоматизация диагностики повреждаемости металлоконструкций кранов в зонах концентрации напряжений // Автоматизация: Проблемы, идеи, решения' Сборник трудов международной конференции АПИР-8 / Под ред. Ю JI Маткина, A.C. Горелова -Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. - С. 23 - 25.

2. Селиверстов Г.В , Сорокин П.А., Толоконников A.C. Проявление повреждаемости металлоконструкций в зонах концентрации напряжений при уп-ругопластическом деформировании. // Известия ТулГУ, серия «Подъемно-транспортные машины и оборудование». Вып. 4. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2003. -С. 202 - 207

3. Селиверстов ГВ, Сорокин П.А., Толоконников A.C. Повреждаемость металлоконструкций в зонах концентрации напряжений при упруго пластичном деформировании. // Тяжелое машиностроение, № 1, 2004 - С. 14 - 15.

4. Селиверстов Г.В , Толоконников A.C. Автоматизированный мониторинг несущих металлоконструкций кранов с помощью средств оптической рефлек-тометрии. // Труды Международного Форума по проблемам науки, техники и образования. Том 2 / Под редакцией' В.П. Савиных, ВВ. Вишневского. - М.: Академия наук о Земле, 2004. - С. 123-125.

5 Сорокин ПА, Толоконников А.С Контроль поверхностных дефектов методом анализа дисперсий. // Труды конференции «Технологическая системотехника - 2002», Тула: Изд-во ТулГУ, 2002. - С. 45 - 47.

6. Сорокин П.А, Селиверстов Г.В., Дронов В.С , Толоконников A.C. Изменение оптических свойств поверхности при упругопластической деформации малой области металлоконструкции. // Межвузовский сборник научных трудов «Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел и деталей машин» / Под ред. Н.Б. Демкина. - Тверь: ТГТУ, 2005. - С 34 - 37.

7. Толоконников А.С Повреждаемость крановых металлоконструкций в зонах концентрации напряжений при циклическом нагружении // Восьмая межвузовская научно-техническая конференция студентов и молодых ученых «Подъемно-транспортные, строительные, путевые машины и робототехниче-ские комплексы» (тезисы докладов) - М : МГСУ, 2004. - С. 92 - 93

20

№2082 1

8. Толоконников A.C. Контроль повреждаемости несущих металлоконструкций кранов. //1 Всероссийская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «ИДЕИ МОЛОДЫХ - НОВОЙ РОССИИ» (сборник тезисов докладов) - Тула: Изд-во ТулГУ, 2004. - С. 84 - 85.

9. Толоконников АС., Испирян P.A. Автоматизация обработки результатов исследования накопленной повреждаемости поверхности нагружаемого материала. // Межвузовский сборник научных трудов «Механика и физика процессов на поверхности и в контакте твердых тел и деталей машин» / Под ред. Н.Б Демкина. - Тверь: ТГТУ, 2005. - С. 23 - 25.

10. Толоконников A.C. Исследование напряженно-деформированного состояния металлоконструкций вблизи концентраторов напряжений. // Известия ТулГУ. Сер. Подъемно-транспортные машины и оборудование. Вып 5 - Тула. Изд-во ТулГУ, 2004. - С. 136 - 138.

11. Патент РФ №2255327, G01N21/88. Способ контроля трещинообразова-ния в металлоконструкциях / Г.В. Селиверстов, П.А. Сорокин, А С. Толоконников//2005,- №18.

РНБ Русский фонд

2006-4 19388

llii um II' .Vj 020.>(H) oi I ^''2 °7 Ilo.iuiiLMiio и печать /О,/0. er Фор\- i (i\ m.ii и 6(KS4''n F>) vi.irj odiciMноя V. ULM I Vii-ид i ¡¡O

llip.bh fOO »m ■¡лка) Ц'Т-

l\ ii,.kiui ioc\ wpi тс тми MiHHcpciuci ~(н)ы)0 i l\ ы. .it■ 'iciiiiii.i. 92

Ошсчллю i' 11 )/uriLMi»cnie h п. кою ioc\ upcmc ««га vimnepcmeia '(H)600 i l\;u.\л Ьо.пима. 151

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПРОБЛЕМЫ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЫРАБОТАННОГО РЕСУРСА НЕСУЩИХ

МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН.

1.1. Факторы, вызывающие повреждения грузоподъемных машин.

1.2. Методы и технические средства неразрушающего контроля и мониторинга грузоподъемных машин.

1.2.1. Диагностирование механизмов и их деталей.

1.2.2. Диагностирование металлоконструкций.

1.3. Расчетные методики определения выработанного и остаточного ресурса.

1.4. Цель работы и задачи исследования.

2. МОДЕЛИРОВАНИЕ НАКОПЛЕНИЯ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН

В ЗОНАХ КОНЦЕНТРАЦИИ НАПРЯЖЕНИЙ.

2Л . Изменение свойств материала под воздействием циклического нагружения.

2.2. Анализ методик исследования напряженно-деформированного состояния в зонах концентрации напряжений.

2.3. Определение зон повышенной концентрации напряжений в металлоконструкциях грузоподъемных машин методом конечных элементов.

2.4. Модель развития зоны упругопластической деформации вблизи концентратора напряжений.

Выводы.

3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЬ НЕСУЩИХ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН.

3.1. Способ автоматизированного контроля накопленной повреждаемости металлоконструкции по размерам зоны упругопластической деформации.

3.2. Применение средств оптической рефлектометрии для автоматизации определения размеров зоны упругопластической деформации.

3.3. Выбор оптимального алгоритма.

3.4. Принцип работы программы определения размеров зоны упругопластической деформации.

Выводы.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ.

4.1. Методика эксперимента.

4.2. Анализ изменения свойств поверхности под действием циклического упругопластического деформирования.

4.3. Определение и прогнозирование момента зарождения макротрещины металлоконструкции при циклическом нагружении.

Выводы.

Существует класс машин, при оценке технического состояния которых особое внимание уделяется технической диагностике металлической конструкции, воспринимающей в процессе эксплуатации основные рабочие нагрузки и несущей основные рабочие механизмы. К таким машинам относятся авиационная техника, грузоподъемные машины, дорожные и строительные машины, горные машины, водный транспорт, сосуды высокого давления и т.д. Потеря несущей способности металлоконструкциями указанных машин приводит к травмированию людей, материальным затратам, а в ряде случаев носит катастрофический характер. Объектом исследования диссертационной работы являются металлические конструкции грузоподъемных машин.

Одним из средств, направленных на повышение безопасности эксплуатации несущих металлоконструкций машин путем определения их текущего состояния, является Pix техническая диагностика с использованием методов и средств неразрушающего контроля. Современный уровень развития методов и средств неразрушающего контроля позволяет эффективно выявлять дефекты в условиях эксплуатации металлоконструкций. Однако, эксплуатационные дефекты возникают и зарождаются на завершающей стадии «жизни» металла. Тогда как предваряющие эту стадию усталостные изменения развиваются и накапливаются медленно, долго и постепенно, причем в течение самого продуктивного этапа эксплуатации. Эти процессы идут с явным опережением в зонах концентрации напряжений. Оценка накопленных усталостных повреждений позволяет прогнозировать зарождение эксплуатационных дефектов и, следовательно, предупреждать возможные аварии, но при условии, что найден эффективный параметр контроля реального состояния металлоконструкции.

В связи с этим, актуальным является повышение безопасности эксплуатации машин путем диагностики и мониторинга их несущих металлоконструкций, основанных на оценке накопленных усталостных повреждений по размерам зоны упругопластической деформации.

Цель работы. Повышение безопасности эксплуатации несущих металлоконструкций машин методом диагностики их технического состояния по размерам зоны упругопластической деформации в условиях циклического нагруже-ния.

Задачи диссертационного исследования. Поставленная цель работы и анализ состояния вопроса позволили сформулировать следующие задачи исследования:

1. Анализ напряженно-деформированного состояния несущих металлоконструкций машин с учетом влияния зон концентрации напряжений.

2. Построение модели развития зоны упругопластической деформации металлоконструкций при циклическом нагружении.

3. Разработка метода диагностирования металлоконструкций, основанного на анализе зоны упругопластической деформации.

4. Анализ изменений размеров зоны упругопластической деформации поверхности элемента металлоконструкции под действием циклических нагрузок с помощью автоматизированных средств оптической рефлектометрии.

5. Построение модели определения выработанного ресурса металлоконструкции на основе анализа изменений размеров зоны упругопластической деформации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, 2 приложений.

Выводы

1. Метод диагностики несущих металлоконструкций грузоподъемных машин, основанный на анализе изменений линейных размеров зоны упру-гопластической деформации контрольных площадок под действием циклического нагружения, сводит к минимуму участие оператора и обладает высокой объективностью оценки. Патент РФ №2255327.

2. Оптимальный алгоритм обнаружения усталостных повреждений поверхностей контрольных площадок, основанный на анализе произведений оценок дисперсий интенсивности зеркальной и диффузной составляющих рассеянного поверхностью света.

3. Программное обеспечение Resource позволяет реализовывать анализ произведений оценок дисперсий интенсивности зеркальной и диффузной составляющих рассеянного контролируемой поверхностью светового потока, и автоматизировано оценивать размеры зоны упругопластической деформации.

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ 4.1. Методика проведения эксперимента

Цель экспериментальных исследований - выявить наличие корреляции между стадиями накопления усталостной повреждаемости исследуемой металлоконструкции и изменением размеров зоны упругопластической деформации в местах вероятного зарождения трещин.

Металлические конструкции грузоподъемных машин работают в сложных эксплуатационных условиях при действии переменных нагрузок: Поэтому к металлам, предназначенным для изготовления крановых конструкций, предъявляют ряд требований, от выполнения которых значительно зависит надежность и долговечность крана в целом. Согласно этим требованиям металлы должны обладать устойчивыми прочностными характеристиками, способностью воспринимать в течение длительного времени переменные нагрузки, способность противостоять зарождению и распространению трещин.

Для сварных конструкций обычно применяют углеродистую сталь обыкновенного качества группы В, имеющую гарантии как по механическим свойствам, так и по химическому составу. Основной маркой стали является СтЗ, обладающая достаточно высокими механическими (прочность, ударная вязкость) и технологическими (свариваемость) свойствами [83].

В зависимости от технологии плавки различают сталь спокойную СтЗсп, полуспокойную СтЗпс и кипящую СтЗкп. Спокойная сталь остывает в изложницах без бурного выделения газов, что обеспечивается полным раскислением металла с помощью присадок кремния, марганца, алюминия, связывающих газы. Сталь в этом случае обладает более высокими механическими свойствами. Кипящая сталь раскисляется не полностью, и в слитках остаются газовые пузыри; она имеет большую склонность к хрупким разрушениям, у нее ниже ударная вязкость при пониженных температурах, но она дешевле, чем спокойная сталь.

Несущие элементы металлоконструкций следует изготавливать из спокойной или полуспокойной стали, а для вспомогательных элементов можно использовать кипящую или полуспокойную сталь.

При изготовлении крановых металлических конструкций определяющую роль играет сварка. При этом, вблизи сварного шва создается поле остаточных напряжений и деформаций, вызванных термическим процессом нагрева и охлаждения, протекающим в металле при сварке. Свой вклад в изменение напряженно-деформированного состояния вблизи шва вносит валик наплавленного металла. Исследования мало- и многоцикловой усталости сварных соединений, проведенные различными исследователями [9, 10, 35, 42, 52], а так же автором данной работы показывают, что разрушение соединения происходит вдоль шва (рис.4.1), т.е. в месте геометрической концентрации напряжений. С другой стороны, исследования стыковых швов со снятым усилением показывают [35], что зона термического влияния без концентратора напряжений не является слабой под действием переменного нагружения. К тому же, в условиях упругопластического деформирования, которое имеет место в зонах повышенной концентрации напряжений металлоконструкций грузоподъемных машин, наблюдается выравнивание некоторых свойств металла (анизотропия и т.п.) и релаксирование остаточных напряжений за незначительный период нагружения.

С целью исследования влияния валика на изменение рельефа поверхности материала при упругопластическом деформировании, были изготовлены сварные образцы (рис.4.2.), (аа =2), согласно рекомендациям, приведенным в [4]. Образцы изготовлены с помощью ручной дуговой сварки электродом типа Э42А, марка электрода УОНИ 13/45 диаметром 5 мм. Выбор сварочных материалов осуществлялся исходя из условия, что их рекомендуется применять при изготовлении металлоконструкций грузоподъемных машин [10].

Рис.4.1. Характерные места усталостного разрушения сварных образцов

Материал образцов -листовой прокат СтЗпс по ГОСТ 14637 - 89, имеющей следующие механические характеристики [41]: временное сопротивление ав = 503МЛа ; предел текучести сгт = 255МПа ; предел пропорциональности опц » 255МПа \ предел выносливости сг1 = 135МЛа; сопротивление разрыву в шейке Sk = \065 МПа\ относительное сужение у/к = 54,3%; относительное удлинение Л « 21 %.

На поверхности испытываемых образцов, в районе концентратора напряжений подготавливались контрольные площадки. Подготовка контрольных площадок заключалась в полировке поверхности. Контрольные площадки подготавливались с одной стороны образца, аналогично подготовке контрольных площадок на металлоконструкциях реальных кранов.

С целью уменьшения числа факторов при определении необходимого количества опытов в ходе планирования эксперимента приняты образцы одинаковых размеров. Наряду с этим, для исключения воздействия неуправляемых факторов на выходной параметр функции отклика использовались стали из одной партии поставки, создавались одинаковые условия изготовления образцов, поддерживались одинаковые условия испытания: температура окружающей среды и частота нагружения образца.

320 см О/

1 Ф I

100 120

100

4 радиуса /? 74

ГОСТ 11533-75-С21 I

М 7: 7

Рис.4.2. Образец для испытаний

Экспериментальные исследования проводились на одном уровне. Число образцов для одного уровня, при испытании которых можно достичь необходимой воспроизводимости результатов в заданном доверительном интервале, определяется из соотношения [1, 10]:

4гГ| п>

4.1) V где t{p) - множитель, определяемый в зависимости от доверительной вероятности р [1]; S — выборочная дисперсия, которая принята в соответствии с данными экспериментальных исследований в пределах от 1,95 до 2,46 мм. При доверительной оценки точности s = 3,62 мм и расчетной доверительной вероятности р = 0,95 число образцов для одного уровня можно принять в количестве до 5.

В качестве выходных параметров функции отклика приняты размеры зоны упругопластической деформации вблизи валика стыкового сварного соединения, зависящие от уровня номинальных напряжений и теоретического коэффициента концентрации напряжений.

Испытания образцов проводились на гидравлической универсальной машине для испытания металлов МУП-50 (рис.4.3).

Диагностика усталостных повреждений на поверхности испытываемых образцов оптическим рефлектометрическим методом проводилась с помощью экспериментальной установки, предложенной в [69]. Для данной установки? был - разработан способ контроля - трещинообразования в - металлоконструкциях по изменениям линейных размеров зоны упругопластической деформации [112], а также разработано программное обеспечение Resource, позволяющее реализовать следующий алгоритм. При диагностировании исследуемой поверхности образца задается пороговое значение величины срабатывания установки, в виде сигнала, явно различимого на фоне помех и соответствующего определенной глубине полосы скольжения. После чего, в автоматическом режиме начинается отчет расстояния, пройденного датчиком. Если концентратор лежит в плоскости металла и не выступает из-за нее (канавки, отверстия, надрезы), то процесс сканирования продолжается до прохождения датчиком следующего порогового значения сигнала, который, как правило, располагается по другую сторону от концентратора. Если концентратор выступает из плоскости исследуемой поверхности металла (валик сварного шва), то сканирование продолжается до следующего порогового сигнала срабатывания, превосходящего первое пороговое значение и характеризующее достижение самого концентратора. По заданной скорости перемещения датчика и по времени его прохождения между пороговыми значениями сигналов, определяется линейный размер зоны упругопластической деформации.

Рис.4.3. Машина гидравлическая универсальная для испытания металлов МУП-50

Для подтверждения изменения профиля поверхности в зоне раздела дефектной и бездефектной поверхности с помощью профилографа -профилометра 252 (рис.4.4) снимались профилограммы.

Рис.4.4. Профилограф-профилометр 252

Методика эксперимента заключается в следующем. На второй скорости пульсатора с частотой 465 циклов в минуту проводится циклическое нагружение лабораторных образцов при нагрузках, действующих в зонах конструктивной концентрации (см. п.2.2) и с заданной асимметрией цикла, характерной для несущих металлоконструкций грузоподъемных машин (Я = 0,3). Эксперимент проводился при напряжениях <7^=200 МПа, соответствующих максимальным расчетным, полученным при исследовании конечно-элементной модели мостового крана: подъем номинального груза для первого расчетного случая (см. п.2.3).

С помощью методики, изложенной в [1], определяется необходимый объем репрезентативной выборки с целью определения шагов измерения. Необходимое количество замеров составило - 20. Через определенные промежутки времени, соответствующие 10000 циклам нагружения, с помощью экспериментальной установки проводятся замеры линейных размеров зон упругопластической деформации у правого и левого края концентратора. Доведя каждый образец до момента зарождения усталостной трещины, его ресурс из абсолютных единиц (число циклов нагружения) пересчитывается в относительные (доли ресурса) для каждого шага замеров: N 0 = N1 / N мах. Затем, в координатах: относительные величины ресурса (N0) - относительные величины размеров зоны упругопластической деформации {Ьупд) наносятся точки. Далее по внешнему виду определяется вид корреляционной связи и по известной методике [61] оценивается корреляция между относительными величинами ресурса Ы0 и относительными размерами зоны упругопластической деформации Ьупд.

Данная методика дает возможность оценить относительный выработанный ресурс исследуемых лабораторных образцов.

4.2. Анализ изменения свойств поверхности под действием циклического упругопластического деформирования

За ресурс каждого испытываемого образца принимаем число циклов, которое он выдержал до зарождения макротрещины. В таблице 4.1 приведены данные о выработанном ресурсе образцов №1-5.

Выработанный ресурс образцов

1. Адлер Ю.П., Маркова Е.В., Громовский Ю.В. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий // 2-е изд.перераб. и доп. - М.: Наука, 1976. - 278 с.

2. Акустическая эмиссия и ее применение для неразрушающего контроля в ядерной энергетике / Под ред. К.Б. Вакара. - М.:Атомиздат, 1980.-214 с.

3. Аникин А. А. Установление технического состояния подшипников скольжения горных машин методомповерхностной активации без разборки узла // Добыча угляоткрытым способом. М.: ЦНИЭИуголь, 1982. - №3. - 45 - 46.

4. Анурьев В.И Справочник конструктора-машиностроителя : В 3- х т. Т.З. - 5-е изд. перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1978.-557 с.

5. Афанасьев Н.Н. Статистическая теория усталостной прочности металлов. - Киев.: Изд. АНУССР, 1953.-128 с.

6. Болотин В.В. Ресурс машин и конструкций. - М.: Машиностроение, 1990. - 623 с.

7. Болотин В.В. Статистические методы в строительной механике. - М.: Стройиздат, 1965. - 279 с.

8. Вершинский А.В., Гохберг М.М. и др. Строительная механика и металлические конструкции. Л.: Машиностроение, 1984. — 231с.

9. Вершинский А.В., Касымбек Ж.Н., Наргужин М.Р., Базарбаев С. Несущая способность крановых металлоконструкций припониженных температурах. -Алматы: Гылым. - 1997. - 308 с.

10. Винокуров А.В., Григорьянц А.Г. Теория сварочных деформаций и напряжений. - М.: Машиностроение, 1984. - 532с.147

11. Владимиров В.В. Физическая природа разрушения металлов. - М.: Металлургия, 1984. - 280 с.

12. Вояченко В.Н. Контроль качества сварных конструкций. - М : Машиностроение, 1986. - 152 с.

13. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. Учеб. пособие для вузов / В.Е. Гмурман. - 10-е изд.,стер. - М.: Высш. шк., 2004. - 479 с.

14. Головин А. , Пушкар А. Микропластичность и усталость металлов. — М.: Металлургия, 1980. - 240 с.

15. Горицкий В.М., Терентьев В.Ф. Структура и усталостное разрушение металлов. - М.: Металлургия, 1980. - 208 с.

16. Гохберг М.М. Металлические конструкции подъемно — • транспортных машин. Изд. 3 - е , допол. и переработ. - Л.:Машиностроение. Ленингр. отделение, 1976. — 456 с.

18. Гурьев А.В., Митин В.Я. Особенности развития локальных микронеоднородных деформаций и накопление усталостныхповреждений в углеродистых сталях // Проблемы прочности. -1978.-№11.-С. 19-23.

19. Деформирование и разрушение металлов при многоцикловом нагружении. / Трощенко В.Т. — Киев: Наук.думка, 1981. — 344 с.

20. Диагностирование грузоподъемных машин / В.И. Сероштан, Ю.С. Огарь, А.И. Головин и др.: Под ред. В.И. Сероштана, Ю.С.Огаря. - М.: Машиностроение, 1992. — 192 с.

21. Дунаев А.П. Организация диагностирования при обслуживании автомобилей. М.: Транспорт, 1987. - 207 с.148

22. Иванова В.С. Усталостное разрушение металлов. - М : Металлургия, 1963. — 272 с.

23. Иванова В.С, Терентьев В.Ф. Природа усталости металлов. - М.: Металлургия, 1975. — 456 с.

24. Иванова В.С, Терентьев В.Ф., Пойда В.Г. Особенности поведения поверхностного слоя металлов при различныхусловиях нагружения // Металлофизика. 1972. № 9. 34 — 37.

25. Когаев В.П. Расчеты на прочность при напряжениях переменных во времени. - М.: Машиностроение, 1977. - 232 с.

26. Когаев В.П., Махутов Н.А., Гусенков А.П. Расчеты деталей машин и конструкций на прочность и долговечность:Справочник. - М.: Машиностроение, 1985. — 224 с.

27. Коларов Д., Балтов А. Механика пластических сред. - М.: Мир, - 1979.-302 с.

28. Коллинз Д. Повреждение материалов в конструкциях. Анализ, предсказание, предотвращение: Пер. с англ. - М.: Мир, 1984. -624 с.

29. Колясников А.А. Автоматизированный контроль дефектов поверхности деталей методом анализа дисперсий. Автореф. дис.на соиск. уч. степ, к-та техн. наук. - Тула: ТулГУ, 2001.

30. Концевой Е.М., Розеншейн Б.М. Ремонт крановых металлоконструкций. - М.: Машиностроение, 1979. - 206 с.

31. Кох П.И. Климат и надежность машин. - М.: Машиностроение, 1981.-175 с.

32. Коцаньда С Усталостное разрушение металлов. — М.: Металлургия, 1976. - 456 с.

33. Коцаньда С Усталостное растрескивание металлов. — М.: Металлургия, 1990. - 623 с.

34. Красовский А.Я. Физические основы прочности. - Киев: Наукова думка, 1977.- 140 с.149

35. Кудрявцев И.В., Наумченков Н.Е. Усталость сварных соединений. - М.: Машиностроение, 1976. — 270 с ; Прочностьсварных соединений при переменных нагрузках / Под ред. В.И.Труфякова - Киев: Наук, думка, 1990. - 255 с.

36. Кузьменко В.А. О влиянии микронеоднородности напряженного состояния на рост трещин // Пробл. Прочн. 1984.№З.С.42.-44.

37. Куликов Е.И. Методы измерения случайных процессов. - М.: Радио и связь. - 1986.- 272 с.

38. Кургузников Е.В. Методы измерения износа с помощью радиоактивных индикаторов и их применение в горныхмашинах. М.: ЦНИИТЭИтяжмаш, 1984. - 22 с.

39. Левин О.А., Махутов Н.А., Новопашин М.Д., Шнейдерович Р.М. Методы измерения циклических упругопластическихдеформаций //Заводская лаборатория. - 1972. - №10. — 23 —

40. Александров А.Я., Ахметзянов М.Х. Поляризационно- оптические методы механики деформированного тела. - М.:Наука, 1973.-573 с.

41. Майр П. Основы поведения стали при циклических нагрузках. — В кн.: Поведение стали при циклических нагрузках / Пер. с нем.- М.: Металлургия, 1983. - 288 - 293.

42. Марочник сталей и сплавов / В.Г. Сорокин, А.В. Волосникова, А. Вяткин и др. Под общ. ред. В.Г. Сорокина. — М.:Машиностроение, 1989. - 640 с.

43. Махненко В.И. Влияние остаточных напряжений на распространение усталостных трещин в элементах сварныхконструкций // Автоматическая сварка. - 1979. - №4. - 1 • - 3.

44. Махутов Н.А. Сопротивление элементов конструкций хрупкому разрушению. - М.: Машиностроение, 1973. - 200 с.150

45. Махутов Н.А., Веретимус Н.К. Исследования полей накопления повреждений при циклическом нагружении. Завод, лаб. - 2000.- № 8 . - С . 46-49.

46. Махутов Н.А., Зацаринный В.В., Базарас Ж.Л. Статистические закономерности малоциклового разрушения. - М.: Наука, 1989.-252 с.

47. Махутов Н.А., Зацаринный В.В., Новиков В.А. Исследования возникновения и распространения трещин малоцикловойусталости в зонах концентрации напряжений в статическомаспекте. Завод, лаб. - 1983. - №4. - 68 - 73.

48. Махутов Н.А.. Деформационные критерии разрушения и расчет элементов конструкций на прочность. - М.: Машиностроение,1981.-272 с.

49. Методические указания по определению остаточного ресурса металлических конструкций грузоподъемных кранов / отв.исполнит. Соколов А. СпГТУ при участии ЗАО «РАТТЕ» иИКЦЗАО«СТЭК».

50. Механика малоциклового разрушения / Махутов Н.А., Бурак М.И., Гаденин М.М. и др. — М.: Наука, 1986. - 264 с.

51. Механика разрушения: Учебное пособие 7 В.С. Дронов, Г.Г. Дубенский, И.В. Троицкий; Под ред. В.С. Дронова; Тул. Гос.Ун-т. Тула, 1999,276 с.

52. Николаев Г.А., Куркин А., Винокуров В .А. Прочность сварных соединений и деформирование конструкций. Учебноепособие. - М.: Машиностроение, 1982. - 354 с.151

53. Орлов Л.Г. Электронно-микроскопическое исследование дислокационной структуры альфа-железа // Физ. мет. иметалловед., - 1962. - Т. 13. - № 2 . - 288 - 293.

54. Панасюк В.В. Механика квазихрупкого разрушения материалов. — Киев: Наук, думка, 1991. - 416 с.

55. Петров И.В. Диагностирование дорожно-строительных машин. М.: Транспорт, 1980. - 144 с.

56. Поля деформаций при малоцикловом нагружении. Серенсен СВ., Шнейдерович Р.М., Махутов Н.А., Дверес М.Н., ЛевинО.А., Махненко В.И., Петушков В.А. - М.: Наука, 1979. - 276 с.

57. Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов. Госгортехнадзор России, 1992.

58. Пригоровский Н.И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений: Справочник. — М.:Машиностроение, 1983. - 248 с.

59. Прочность материалов и конструкций. Под ред. Г.В. Писаренко. - Киев: Наукова думка, 1975. — 240 с.

60. Пугачев В.С. Теория вероятностей и математическая статистика. — М.: Наука, 1979. - 321 с.

61. Пустовой В.Н. Диагностирование металлоконструкций портовых перегрузочных машин. - М.: Транспорт, 1987. - 176 с.

62. Пустыльник Е.И. Статистические методы анализа и обработки наблюдений — М.: Наука, 1968, - 288с.152

63. Расчёты машиностроительных конструкций методом конечных элементов: Справочник / В.И. Мяченков, В.П.Мальцев, В.П. Майборода и др.; Под общ. ред. В.И.Мяченкова,-М.: Машиностроение, 1989-520с.

64. Рахин В.А., Мошкарев Г.Н. Долговечность и устойчивость сварных конструкций строительных и дорожных машин. — М.:Машиностроение, 1984. — 232 с.

65. Рачев X., Стефанова Справочник по коррозии: Пер. с болг. - М.:Мир, 1982.-520 с.

66. Романов А. Н. Накопление повреждений при длительном статическом и циклическом повреждении на стадияхобразования и развития трещин. - В кн.: Тр. Междунар. Конф.«Усталость материалов и конструкций». - Прага, - 1984. - 88-97.

67. Сборник нормативных и справочных документов по безопасной эксплуатации грузоподъемных машин: В 2 т. Т. 1. В.С.Котельников, Н.А. Шишков, П.И. Стеценко, А.М. Горлин. - М.:НПО ОБТ, 1995.-464 с.

68. Селиверстов Г.В. Метод и технические средства автоматизированного мониторинга металлоконструкцийгрузоподъемных кранов. Автореф. дис. на соиск. уч. степ, к-татехн. наук. - Тула: ТулГУ, 2002.

69. Селиверстов Г.В., Сорокин П.А., Толоконников А.С. Повреждаемость металлоконструкций в зонах концентрациинапряжений при упругопластичном деформировании. //Тяжелое машиностроение, №1/2004. - 14 - 15.

70. Серенсен СВ., Когаев В.П., Шнейдерович Р.М. Несущая способность и расчет деталей машин на прочность. Руководствои справочное пособие. Изд-е 3-е, перераб. и доп. Под ред. В.Серенсена.• — М.: Машиностроение, 1975. — 488 с.

71. Сероштан В.И., Марьенко О.С. Оценка остаточного ресурса крановых металлоконструкций по условию сопротивленияусталости Подъемно — транспортные машины: Изв. Тульскогогосударственного университета. — Тула: ТулГУ, 2001. - 174 —180.

72. Сиратори М., Миеси Т., Мацусита X. Вычислительная механика разрушения: Пер. с японск. — М.: Мир, 1986. — 334 с.

73. Сорокин П.А. Метод контроля напряженно-деформированного состояния металлических конструкций // Изв. вузов Сев.-Кавк.регион. Техн. науки. — Новочеркасск: ЮРГТУ. - 2005. - 59 —63.

74. Сорокин П.А., Колясников А.А Контроль дефектов поверхности штампованных деталей // Международная науч.-техн. конфер. "Ресурсосберегающие технологии иавтоматизация штамповочного производства". Тула. Тезисыдокладов. ТулГУ. 1999.-С.40.

75. Сорокин П. А., Колясников А.А Контроль дефектов поверхности штампованных деталей // Международная науч.-техн. конфер. "Ресурсосберегающие технологии иавтоматизация штамповочного производства". Тула. Тезисыдокладов. ТулГУ. 1999. - 40.

76. Сорокин П.А., Селиверстов Г.В. Дефектоскопия поверхности методом дисперсионного анализа // Автоматизация исовременные технологии. — 2001. — №8. - 16 — 18.

77. Сорокин П.А., Толоконников А.С. Контроль поверхностных дефектов методом анализа дисперсий. // Труды конференции"Технологическая системотехника - 2002", Тула: Изд-во ТулГУ.- 2002. - 45 - 47.

78. Сосновский Л. А. Статистическая механика усталостного разрушения. — Мн.: Наука и техника, 1987. — 288 с.

79. Стеклов О.И. Прочность сварных конструкций в агрессивных средах. - М.: Машиностроение, 1979. - 200 с.

80. Степнов М.Н. Статистическая обработка результатов механических испытаний. - М.: Машиностроение, 1972. - 232 с.

81. Степнов М.Н. Статистические методы обработки результатов механических испытаний: Справочник. - М.: Машиностроение,1985.-232 с.

82. Терентьев В.Ф. Усталостная прочность металлов и сплавов. - М.: Интермет Инжиниринг, 2002. - 228 с.

83. Терентьев В.Ф. Усталость металлических материалов: Учеб. пособ. - Воронеж: Изд — во Воронежского техн. ун — та, 2000. —60 с.

84. Терентьев В.Ф., Хольсте К. К вопросу о негомогенности протекания деформации в начальной стадии циклическогонагружения армко-железа // Пробл. Прочн., - 1973. - №11. - З-10.

85. Толоконников А.С. Контроль повреждаемости несущих металлоконструкций кранов. // 1-я Всероссийская научно-техническая конференция студентов и аспирантов "ИДЕИМОЛОДЫХ - НОВОЙ РОССИИ" (сборник тезисов докладов) -Тула, Изд-во ТулГУ. - 2004. - 84 - 85.

86. Толоконников А.С. Исследование напряженно- деформированного состояния металлоконструкций вблизиконцентраторов напряжений. // Известия ТулГУ. Сер.Подъемно-транспортные машины и оборудование. Вып. 5. -Тула: Изд-во ТулГУ. -2004. - С . 136-138.

87. Трощенко В.Т. Усталость и неупругость металлов. — Киев: Наук, думка, 1972. - 268 с.

88. Труфяков В.И. Усталость сварных соединений. - Киев: Наук. думка, 1973.-214 с.

89. Фейгин Л.А. Эксплуатация и техническое обслуживание машин и оборудования. М.: Стройиздат, 1986. - 176 с.

90. Фирстов В.Г., Застроган Ю.Ф., Кулебякин А.З. Автоматизированные приборы диагностики и испытаний. — М.:Машиностроение, - 1995. - 288 с.

91. Хейвуд Р.Б. Проектирование с учетом усталости. - М.: Машиностроение, 1969. -504 с.

92. Херцберг Р.В. Деформация и механика разрушения конструкционных материалов: Пер. с англ. Под ред.Бернштейна М.Л., Ефименко СП. - М.: Металлургия, 1989. -576 с.

93. Хладноломкость металлоконструкций и деталей машин. / Р.С. Григорьев, В.И. Ларионов, П.А. Новиков и др. — М.: Наука,1969.-96 с.

94. Циклические деформации и усталость металлов. В 2 т. Т.1. Малоцикловая и многоцикловая усталость металлов / ТрощенкоВ.Т., Хамаза Л.А., Покровский В.В. и др. Под ред. ТрощенкоВ.Т.-Киев: Наук, думка, 1985.-216 с.

95. Школьник Л.М. Методика усталостных испытаний: Справочник. - М.: Металлургия, 1978. - 304 с.

96. Ярема Я., Красовский А.Я., Осташ О.П. и др. Развитие усталостного разрушения в листовой малоуглеродистой сталипри комнатной и низкой температурах // Пробл. Прочности. -1977.-№3.-С.21-26.

97. Патент РФ №1750342, О01В7/16. Способ контроля трещинообразования./Л.Н. Екименков, Л.М. Певзнер, Г.Е.Дядченко, А.Л. Екименков // 1994, — №2.

98. Патент РФ №2077046, О0ШЗ/00. Способ определения повреждаемости нагруженного материала./В.А. Петров // 1997, —№10.158

99. Патент РФ №2170923, О0Ш21/88, О01В11/30. Способ диагностики работоспособности металлоконструкций./П.А.Сорокин, В.С. Дронов, Г.В. Селиверстов, А.В. Григорьев // 2001,-№20.

100. Патент РФ №2255327, СО Ш21/88. Способ контроля трещинообразования в металлоконструкциях / Г.В. Селиверстов,П.А. Сорокин, А.С. Толоконников // 2005, - №18.159