автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.11, диссертация на тему:Разработка методики акустико-эмиссионного контроля несущих элементов пролетных строений железнодорожных мостов

На права* рукрписи

г

Власов Константин Владимирович

РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТЮЛЯ НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ ПРОЛЕТНЫХ СТРОЕНИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МОСТОВ

Специальность 05 02 11 - «Методы контроля и диагностики в машиностроении»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

0030715ЭТ

Новосибирск- 2007

003071597

Работа выполнена на кафедре «Электротехника, диагностика и сертификация» Сибирского государственного университета путей сообщения

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Муравьев Виталий Васильевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Ведущая организация - Институт машиноведения Уральского отделения РАН

Защита состоится 24 мая 2007г в 13 00 часов на заседании диссертационного совета Д218 012 04 в Сибирском государственном университете путей сообщения по адресу 630049, г Новосибирск, ул Дуси Ковальчук, 191, ауд 226 (тел/факс (383) 228-73-52 E-mail Gerasimov@stu ru)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Сибирского государственного университета путей сообщения

Отзывы на автореферат, заверенные гербовой печать организации, просим направлять по указанному адресу в двух экземплярах не позднее, чем за две недели до защиты

Автореферат разослан 24 апреля 2007г

Смнрнов Александр Николаевич

кандидат технических наук Лапшин Борис Михайлович

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук, профессор

Герасимов С И

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы

Долговечность и надежность эксплуатации искусственных сооружений зависит от запаса прочности, заложенного при конструировании, качества изготовления и сборки, характера и величины эксплуатационных нагрузок, климатических условий и ряда других влияющих факторов Воздействие этих факторов в процессе эксплуатации в различной степени влияет на несущую способность основных элементов, состояние которых определяет эксплуатационную надежность конструкции в целом Достоверность информации о несущей способности основных элементов определяет требования к дальнейшему содержанию искусственных сооружения

Накопление повреждений усталостного характера в процессе эксплуатации, технологические и металлургические дефекты, появившиеся при изготовлении снижают эксплуатационную надежность Выявление дефектов на ранней стадии их развития позволяет не только своевременно выполнить необходимый ремонт или замену элемента, но и оценить дальнейшую эксплуатационную пригодность объекта в целом

Железнодорожные мосты — наиболее характерные представители крупногабаритных сборных металлоконструкций, содержащих в себе узлы сложной конфигурации и сварные соединения различного вида, к качеству которых предъявляются жесткие требования

При использовании традиционных методов неразрушающего контроля (НК), поиск дефектов различного характера и различной степени развития на несущих элементах мостовых пролетных строений является трудноразрешимой задачей Применение электромагнитных и ультразвуковых методов контроля приводит к большим трудозатратам, поскольку при этом необходимо осуществлять сканирование больших поверхностей, требующих предварительной подготовки По этой причине до сих пор основным методом НК мостовых конструкций остается их выборочный инструментальный и периодический визуальный осмотр

Возрастающие требования к техническому состоянию и безопасности эксплуатации мостов приводят к необходимости разработки новых методик контроля, малозатратных, обладающих высокой достоверностью, чувствительных к дефектам на ранней стадии развития Предпочтение должно отдаваться встроенным системам мониторинга, позволяющим отслеживать техническое состояние в реальном масштабе времени с момента постройки в течение всего периода эксплуатации моста

Данная работа направлена на разработку методики неразрушающего контроля ответственных элементов пролетных строений, лишенной недостатков традиционных методов НК, снижающей влияние человеческого фактора, направленной на выявление опасных типов дефектов в процессе всего периода эксплуатации

В качестве метода, позволяющего осуществлять мониторинг мостов, предложен метод акустической эмиссии (АЭ), основанный на регистрации механических волн, сопровождающих процессы образования и роста дефектов, в том числе, малозначительных Однако метод не достаточно проработан с точки зрения регистрации АЭ излучения под нагрузками, не превышающими эксплуатационные, то есть в тех условиях, при которых предлагается выполнять контроль Необходимо изучить механизм связи между параметрами цик-

лического нагружения при проходе поезда с параметрами АЭ излучения дефекта Кроме того, определение координат дефекта на крупногабаритных объектах выполняется с большой погрешностью, что приводит к повышению трудозатрат при поиске дефектов Необходимо произвести оценку факторов влияющих на погрешность определения координат источника сигналов АЭ и разработать мероприятия по уменьшению их влияния Цель исследования

Разработка методики акустико-эмиссионного контроля несущих элементов металлических мостовых пролетных строений под поездной нагрузкой на основе комплексного анализа информативных характеристик сигналов АЭ с учетом закономерностей распространения акустических волн в объекте контроля, параметров процессов нагружения и особенностей источников АЭ Задачи исследования

1 Исследовать основные закономерности процессов распространения основных мод волн Лэмба в продольной несущей балке мостового пролетного строения

2 Определить основные факторы, влияющие на погрешность определения координат источника сигналов АЭ и распределение погрешностей внутри акустической антенны Рассчитать оптимальную геометрию акустической антенны для систем контроля несущих элементов пролетных строений мостов

3 Экспериментально исследовать зависимости комплекса основных параметров АЭ сигнала от типа и местоположения источника акустического излучения на продольных несущих балках металлических мостов

4 Исследовать зависимости характеристик сигналов АЭ от основных параметров поездной нагрузки

5 Разработать критерии оценки состояния продольных несущих балок железнодорожных мостов на основе результатов АЭ контроля

Научная новизна

1 Исследование связи параметров АЭ излучения различных дефектов с параметрами прикладываемой нагрузки (при синхронизации по времени работы акустико-эмиссионной и тензометрической систем) показало, что при циклическом нагружении проходящим подвижным составом максимальная акустическая активность наблюдается на этапах релаксации средних растягивающих напряжений, продольных к усталостной трещине Сигналы АЭ, возникающие при циклических эксплуатационных нагрузках, в значительной мере обусловлены трением берегов усталостной трещины

2 Исследован комплекс информативных параметров (амплитуда, энергия, время нарастания переднего фронта, суммарный счет, пространственное распределение) сигналов АЭ На основе результатов экспериментов установлены критерии, позволяющие по виду сигналов АЭ определить тип дефектов, наиболее часто обнаруживаемых в продольной балке (усталостные трещины у концов сварных швов вертикальных ребер жесткости, трещины по сварным швам «сухариков», ослабления болтов крепления шпалы к верхнему поясу)

3 Установлено влияние различных факторов (затухание, расхождение both от источника, дисперсия волн Лэмба, модовый состав сигнала АЭ, форма импульса и уровень шумов, геометрия акустической антенны) на погрешность определения координат источника АЭ

Предложена модель для расчета погрешности, разработан и проверен экспериментально алгоритм анализа распределения погрешностей внутри акустической антенны Рассчитана оптимальная геометрия акустической антенны для контроля листовых крупногабаритных объектов

Практическая ценность работы

С использованием АЭ метода обследовано 24 продольные несущие балки железнодорожного моста через реку Обь в г Новосибирске Выявлено 22 источника повышенной акустической активности, 17 из которых идентифицированы как дефекты усталостного или металлургического происхождения Четыре дефекта обнаружены впервые, то есть являлись скрытыми и не выявлялись при штатных методах обследования Все выявленные дефекты были подтверждены активными методами НК (ультразвуковой, вихретоковый, феррозоидовый)

Разработана методика АЭ контроля продольных несущих балок мостовых пролетных строений под нагрузкой проходящего поезда с использованием тензометрии в качестве параметрического канала.

Разработанная модель и программа анализа акустической антенны и вычисления координат источника АЭ, а так же программа оценки их погрешности использованы в методике АЭ контроля резервуаров тормозной системы чокомотивов (метод внедрен в локомотивных депо Чернышевск ЗабЖД и Инская ЗСЖД) и при контроле котлов железнодорожных цистерн (в вагонном депо Нижнеудинск ВСЖД)

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследований, разработке вспомогательных устройств и средств сопряжения аппаратурных комплексов, разработке алгоритмов обработки экспериментальных данных и теоретических моделей, анализе результатов экспериментов

Настоящая работа выполнялась в соответствии с планом НИОКР МПС России 20002003гг, Программой научно-технического сотрудничества Сибирского государственного университета путей сообщения, СО РАН и Железными дорогами регионов Сибири, Дальнего Востока по совершенствованию технических средств, при обеспечении снижения эксплуатационных расходов, Планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО «РЖД» на 2005 год (НИОКР 7 8 02 «Разработка стенда для акустико-эмиссионного метода неразрушающего контроля и прогнозирования ресурса локомотива по перечню ЦТ») На защиту выносятся следующие положения

1 Метод расчета геометрии акустической антенны для контроля крупногабаритных металлоконструкций из листового проката, основанный на анализе параметров акустического тракта и распределении погрешностей определения координат источника

2 Анализ зависимостей потоковых характеристик сигналов АЭ, излучаемых усталостной трещиной от механических напряжений в продольной балке под действием циклической эксплуатационной нагрузки

3 Методика браковки и классификации дефектов в продольной балке моста при циклических нагрузках на основе комплексной оценки энергетических характеристик источников АЭ

4 Методика АЭ контроля с использованием дополнительного канала тензометрии и результаты испытаний продольных несущих балок мостовых пролетных строений Достоверность полученных результатов обеспечивается

- использованием современной сертифицированной и поверенной измерительной аппаратуры,

- сходимостью с результатами ультразвукового, вихретокового, феррозондового и визуально-измерительного контроля,

- сравнительным анализом экспериментальных данных с результатами других авторов,

- повторяемостью экспериментальных результатов при многократных испытаниях однотипных объектов,

- применением фундаментальных положений акустики твердого тела для анализа акустического тракта

Апробация работы

Основные результаты исследований были представлены и обсуждались на научных конференциях «Новые технологии - железнодорожному транспорту подготовка специалистов, организация перевозочного процесса, эксплуатация технических средств», Омск, 2000, XVII Петербургская международная конференция «Ультразвуковая дефектоскопия металлоконструкций» - УЗДМ-2001, СПб, 2001, «Актуальные проблемы ТРАНССИБа на современном этапе», Новосибирск 2001, «Железнодорожный транспорт Итоги и перспективы развития», Новосибирск, 2002, «Разрушение и мониторинг свойств металлов», Екатеринбург, 2003г Публикации

Автором опубликовано десять печатных работ, включая семь статей и три тезиса докладов, из них девять по теме диссертации

Структура и объем работы Диссертационная работа изложена на 135 страницах, состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка используемой литературы из 104 наименований и трех приложений Диссертация включает 53 рисунка и 12 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ,

Во введении дано обоснование актуальности исследования, поставлена цель и сформулированы основные задачи Приводятся основные положения, выносимые на защиту В первой главе приведены обзорные сведения о конструкции несущих элементов пролетных строений железнодорожных мостов Проведен анализ литературных данных по проблемам НК несущих элементов мостов и других крупногабаритных сборных металлоконструкций Рассмотрены особенности освидетельствования таких объектов в ходе их эксплуатации Приведены данные по характерным дефектам, причинах их развития и выявляемое™ при штатной диагностике Представлены краткие сведения о мировом опыте контроля технического состояния мостов в период их эксплуатации Проведен анализ опыта использования метода акустической эмиссии для контроля мостов, накопленного другими исследователями

Оценка напряженно-деформированного состояния продольных балок мостовых пролетных строений при проходе составов [2,3,5,8], а также при проведении статических испытаний свидетельствует о том, что циклических эксплуатационных нагрузок недостаточно для зарождения и развития усталостных дефектов Большая часть эксплуатационных дефектов образуется в местах нарушения структуры материала в результате его технологической обработки (поры, непровары в сварных соединениях, окончания сварных швов, прижеги, локальные изменения структуры при нарушении химсостава и режима термообработки) Подобные нарушения структуры не являются недопустимыми, и изделие принимается в эксплуатацию

Применяемые методы диагностики текущего технического состояния элементов мостовых конструкций сводятся к их периодическому визуальному освидетельствованию на предмет обнаружения усталостных трещин, нарушения целостности окраски, коррозии, ослабления болтовых соединений и т п Такой контроль не может считаться стопроцентно достоверным, так как в поле зрения осмотрщика не попадают скрытые дефекты, развитие которых может послужить причиной разрушения конструкции Существует несколько факторов, влияющих на процесс износа искусственных сооружений естественный фактор времени, рост грузооборота, увеличение осевых нагрузок, сложные природно-климатические условия

Испытания мостов с использованием средств инструментального контроля дорогостоящи и трудозатраты и выполняются в тех случаях, когда принимается решение о капитальном ремонте, реконструкции или продлении срока эксплуатации моста Подобные испытания включают в себя измерения прогибов несущих элементов, определение частоты собственных и вынужденных колебаний пролетного строения, отслеживание перемещения отдельных элементов, ультразвуковую дефектоскопию сварных соединений, тензометри-ческие измерения деформаций под нагрузкой, определение статических напряжений различными методами структуроскопии Подобные испытания проводятся как в статике так и в динамике

Необходим поиск и обоснование недорогих, достоверных, легко реализуемых в процессе эксплуатации, инструментальных методов НК несущих элементов мостов Методы должны обладать высокой чувствительностью к зарождающимся и мало развитым дефектам Кроме того, при выборе метода необходимо учитывать свойство интегральности, то есть способность контролировать элемент сложной конфигурации с множеством сварных швов, в любых сечениях и во всем объеме материала конструкции

Применение таких методов контроля как вихретоковый, феррозондовый или ультразвуковой связано с большими трудозатратами, в силу необходимости подготовки и сканирования больших поверхностей

Одним из перспективных методов для контроля крупногабаритных сборных металлоконструкций из листового проката, а именно элементов мостов, отвечающим выдвинутым требованиям, является метод АЭ, используемый для контроля под нагрузкой проходящего поезда При этом отпадает необходимость в организации перерывов в движении

Анализ отечественных и зарубежных публикаций показал, что разработка методики контроля мостовых конструкций требует проведения оценки дополнительных факторов,

таких как условия возбуждения ультразвуковых волн под нагрузками, не превышающими эксплуатационные, условия их распространения и затухания, возникновение погрешностей определения координат источника АЭ и прочих факторов, влияющих на достоверность результатов контроля Определение чувствительности метода, погрешностей определения координат и критериев дефектности являлось первоочередной задачей в силу отсутствия экспериментальных данных по этому вопросу Проведенный анализ позволил сформулировать цели и задачи исследования

Во второй главе представлен расчет акустического тракта продольной балки Излучение сигналов АЭ происходит в широком частотном диапазоне Возбуждение бегущих волн в листовом прокате, из которого собрана балка, зависит от резонансных свойств объекта толщины листа А, волнового числа к и частотного спектра излучения f В тонком листе, где два геометрических размера многократно превышают третий X » Ъ, У » Ъ, акустическая волна представляет собой один из типов нормальных волн распространяющихся в пластине со свободными границами (волна Лэмба), которые делятся на две группы - симметричные 5 и антисимметричные а и имеют модовый состав Возбуждение волн нулевого и высших порядков подчиняется условию резонанса, а их скорости подвержены дисперсии

Расчет акустического тракта позволяет оценить информативные параметры импульсов АЭ распространяющихся в листовом прокате (модовый состав, фазовые и групповые скорости различных мод, выделить информативные моды, оценить затухание импульсов АЭ), зависящие от типа источника АЭ [4,5,6]

Полученные данные позволяют рассчитать оптимальную геометрию акустической антенны для систем мониторинга мостов и оценить степень влияния дисперсии скорости акустического сигнала на погрешность координат источника АЭ

Нулевые симметричная ¿'о и антисимметричная а0 моды, возбуждаемые в листе толщиной /г=15 мм (толщина стенки продольной балки) имеют фазовые скорости

групповые скорости

(3)

где к - длина волны, Е — модуль Юнга, р - плотность, v - коэффициент Пуассона.

В практических расчетах удобно пользоваться дисперсионными кривыми (рис 1), перестроенными для листа с толщиной h = 15 мм

Амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) используемых преобразователей акустической эмиссии (ПАЭ) позволяют регистрировать АЭ сигналы в диапазоне (70-250) кГц с максимумом чувствительности (72-86) кГц

Установлены фазовые скорости нулевых мод [2,5,8], при данных условиях

(1)

(2)

Cplo = 5,1 мм/мкс, срсо = 2,4 мм/мкс,

групповые скорости при этом соответственно равны

Срю = 5,1 мм/мкс, Ср„о = 3,4 мм/мкс

В полосе частот, определяющих чувствительность ПАЭ, возможно, также существование волн Лэмба первого порядка Однако скорости их незначительны, в силу чего они могут быть приняты только ближними, успевающими зарегистрировать их ПАЭ

Измерение групповых скоростей нулевых мод, определяющих скорость сигнала АЭ, выполнялось в полевом эксперименте [5,8] методом определения разности времен прихода

Чжтогпа кГц

Частотный спектр АЭ сигнага

Рисунок 1 - Определение скорости распространения акустической волны а) - дисперсионные кривые фазовых скоростей, б) - дисперсионные кривые групповых скоростей и частотный спектр АЭ сигнала

Результаты измерений

Сю = 5,09^^ мм/мкс, Сао = 3,2 ^ мм/мкс

Одно из основных преимуществ АЭ метода - возможность дистанционного интегрального контроля состояния крупногабаритных или протяженных объектов с помощью стационарно расположенных ПАЭ Таким образом, информация о дефекте может приниматься на значительном расстоянии Однако максимальные расстояния от источника АЭ до принимающих ПАЭ, на которых может быть осуществлен уверенный прием полезного сигнала на фоне шумов, теоретически не обоснованны

В данной главе проведен анализ факторов, влияющих на затухание акустического сигнала в листовом прокате [4,5,6,8] и обоснованы размеры акустической антенны для контроля несущих элементов мостов

По мере удаления от источника АЭ ультразвуковая волна испытывает затухание, проявляющееся в уменьшении ее амплитуды На затухание влияют такие факторы как поглощение энергии сигнала материалом объекта и рассеяние на зернах и (или) неоднород-ностях Кроме того, при рассмотрении вопроса затухания акустической волны в листовом прокате необходимо учитывать уменьшение амплитуды, связанное с расхождением волны от точечного источника. В листе акустическая волна расходится по по закону цилиндрического фронта, распределяясь на все увеличивавшуюся поверхность волнового фронта Как следствие уменьшается поток энергии через единицу площади (интенсивность звука)

ПАЭ 1

Время ( икс

Т1 450, Т1 4ао - времена прихода мод ¡о и а0 на линейно расставленные ПАЭ Рисунок 2— Определение времени прихода акустического сигнала

С уменьшением амплитуды сигнала при увеличении расстояния до источника уменьшается отношение сигнал/шум, характеризующее чувствительность аппаратуры

В реальных средах уменьшение амплитуды связанное с поглощением энергии и рассеянием волн, определяется по экспоненциальному закону

А=А0ея, (4)

где А0 - амплитуда акустического сигнала в непосредственной близости от источника АЭ, 8- коэффициент затухания / — расстояние до источника

Для любых типов волн увеличение частоты ведет к повышению затухания Коэффициенты затухания продольной 5/ и поперечной <5, волн складываются из коэффициентов, обусловленных вязкостью и теплопроводностью среды (коэффициент поглощения) и рассеянием на границах зерен (коэффициент рассеяния) Расчеты показывают, что на частоте/=80 кГц

11

8, ~ 9,6 10° 1/м,

<5, = 8 10'3 1/м

Наибольший интерес представляет затухание нулевой антисимметричной (высокоамплитудной) моды а0, определяющей амплитуду принятого сигнала и несущей информацию о его энергии Расчет коэффициента затухания для моды а0 акустического сигнала, распространяющегося в стенке продольной балки, дал значение 5ао ~ 0,009 1/м Расстояние ге, на котором амплитуда волны убывает в е раз составляет порядка 110 м Для моды коэффициент затухания имеет значение <5Л, ~ 0,006 1/м

С учетом ослабления волны, связанного с расхождением фронта выражение для определения ослабления примет вид

Л*^ е-*-™, (5)

где А1 - амплитуда сигнала принятого ближайшим преобразователем, /у - расстояние от места установки ближайшего преобразователя до источника сигналов АЭ

Определить ослабление акустической волны на практике путем измерения амплитуды принятого сигнала на линейно расставленные ПАЭ весьма сложно из-за невозможности достичь одинаковой чувствительности для каждого измерительного канала. Предложена методика калибровки АЭ системы, позволяющая привести чувствительность всех преобразователей к чувствительности первого

Расчет по формуле (5) при = 3284 мВ показывает ослабление моды а0 (рис 3)

О 05 1 15 2 25 3 35

Расстояние I и

Рисунок 3 - Ослабление акустического сигнала в материале объекта контроля

Из результатов проведенных исследований видно, что при удалении от источника на расстояние до 2,5 м (длина прямоугольной акустической антенны) амплитуда акустического сигнала затухает приблизительно в 3,7 раза

При калибровке АЭ системы на мосту добивались такого качества акустического контакта ПАЭ, чтобы амплитуда сигнала зарегистрированного ближайшим из них была не менее 3000 мВ При этом амплитуда моды 5<, составляет не менее 1500 мВ Тогда на расстоянии 2,5 м (дальний преобразователь) амплитуды мод а0 и будут не менее 800 мВ и 400 мВ соответственно, что представляется достаточным для надежного выделения сигнала на фоне шума и анализа его информативных параметров

В третьей главе рассмотрено влияние деформаций, возникающих под нагрузкой проходящего поезда, и инициирующих изтучение источника АЭ на параметры акустических сигналов Представлены экспериментальные данные по испытаниям продольных несущих балок мостовых пролетных строений методом АЭ Сформулированы критерии дефектности, предложена методика контроля

АЭ контроль элементов мостов приходится проводить под нагрузками, не превышающими эксплуатационные В соответствие с эффектом Кайзера, продвижения дефекта при однократном нагружении в этом случае может не наблюдаться Появляется необходимость измерения деформаций, возникающих в местах образования трещин и на бездефектных участках, с целью выяснения причин и характера акустического излучения

£1, £2 - продольные и соответственно поперечные деформации верхнего пояса в районе трещины,

Ез - поперечные деформации верхнего пояса на бездефектном участке, £4, £5 - продольные и соответственно поперечные деформации нижнего пояса

Рисунок 4 - Схема расстановки тензодатчиков на продольной несущей балке

Измерения деформаций выпочнялись с использованием тензометрии, измерялись продольные и поперечные деформации верхнего и нижнего пояса балки в местах образования усталостных трещин, в районе обнаруженных дефектов металлургического происхождения и на бездефектных участках (рис 4), в динамике и в статике

Установлено (рис 5), что в продольной балке действуют циклические знакопеременные деформации, при этом возникающие напряжения на два порядка ниже предела прочности материала конструкции [2,3,5,8] Деформации верхнего и нижнего пояса находятся в противофазе Продольные и поперечные деформации одного пояса, также находятся в противофазе Продочьные деформации верхнего пояса достигают наибольших пиковых значений Величина вычисленных продольных напряжений изменялась от плюс 15 МПа до минус 52 МПа под проходящим грузовым составом, под электропоездом - от плюс 3 МПа до минус 8 МПа Частота определяется скоростью движения состава

•е

о

ч: 2-

N

20

О 5 ^С/ 15

Бремя! с

продольны© деформации нижнего порея балки

время( с

поперечные деформации верхнего пояса балки в районе трещины

Продольные деформации верхнего пояся Балки в районе трещины

О О 5 10 15 20 25

время I с

поперечные деформации верхнеголоиса балки на бездефектном участке

5 10 15 20 25

время / с поперечные деформации нижнего пояса балки

а) б)

Рисунок 5 - динамические деформации продольной балки под нагрузкой пассажирского поезда а) - продольные деформации, б) - поперечные деформации

Для выяснения связи параметров сигналов АЭ с деформациями, возникающими под поездной нагрузкой, контроль проводился в одних временных координатах с тензометрией, т е осуществлялась синхронизация по времени работы АЭ и тензометрической систем Для этого была осуществлена их связь через оптотронную развязку и разработано программное обеспечение, позволяющее регистрировать время начала приема акустических сигналов на тензосистеме, записывающей динамические деформации на различных участках конструкции под проходящим поездом Результаты представлены на рисунке 6

Из полученных данных следует, что максимальная активность сигналов АЭ, наблюдается при максимумах возникающих деформаций Сигналы с четко выраженным временем прихода (локализованные в районе трещины) совпадают по времени с интервалом разгрузки, что соответствует закрытию трещины [8] Следовательно, сигналы АЭ, возникающие при эксплуатационных нагрузках, в значительной мере обусловлены не приращением усталостной трещины, а трением ее берегов при воздействии циклических нагрузок

Между амплитудой сигналов АЭ, полученных от трения берегов усталостной трещины и параметрами циклических нагрузок существует устойчивая связь Анализ напряженно-деформированного состояния конструкции в районе усталостной трещины под нагрузкой проходящих поездов, позволил установить зависимость

А=к

14 г

где к - коэффициент пропорциональности, 5 - площадь контакта берегов ат - размах продольных напряжений, г- длительность участка разгрузки 24 00-<

(6)

трещины,

Время I с

1,2 - продольные Е\и поперечные е 2 деформации, 3 - синхросигнал, г - время разгрузки Рисунок 6 - Зависимость локализованных сигналов от параметров нагрузки

Экспериментальные значения параметров нагрузок скорость движения составов 28 — 42 км/ч, частота циклических нагрузок 0,4 - 0,6 Гц, коэффициент асимметрии цикла 0,2 — 0,4, время разгрузки 1,2 - 1,5 с Значение коэффициента к для трещины с площадью контакта берегов я ~ 15x180 ~ 2700 мм2 при амплитуде сигналов А = 2000 мВ

В с

к = 0,11-

кПа

Таким образом, появляется возможность предварительной оценки амплитуды сигналов АЭ при поиске активных источников в процессе обследования мостов

Для определения критериев дефектности источников сигналов АЭ, были проведены исследования связи параметров нагружения и потоковых характеристик [1,4,5,8] Регистрировались сигналы АЭ, излучаемые трещиной образовавшейся у конца сварного шва ребра жесткости при проходе по мосту составов различного типа, различной длины, на различных скоростях По результатам измерений построены зависимости суммарного счета АЭ от времени действия поездной нагрузки ¡\'-/(0, и от количества вагонов в составе И=/(п), представленные на рисунке 7 Время действия приложенной поездной нагрузки определялось по результатам тензометрии

Видимый разброс точек связан с различной скоростью движения составов Для каждого проходящего состава характерна своя скорость счета акустической эмиссии, определяемая скоростью движения поезда, что подтверждается экспериментально (рис 8)

Время прохода состава \ с

а)

Количество вагонов в составе пв шт

б)

Рисунок 7 - Зависимость суммарного счета акустической эмиссии от времени воздействия нагрузки (а) и количества вагонов в составе (б)

Однако следует учитывать незначительный диапазон скоростей движения составов, поскольку скорость на мосту ограничена Отдельно получены зависимости суммарного счета акустических сигналов, излучаемых трещиной N = /(V), и суммарного счета событий АЭ п = {(V) (аппроксимирующие прямые 1 и 2 соответственно)

Экспериментально установлено, что потоковые характеристики АЭ зависят в первую очередь не от массы поездной нагрузки, а от количества вагонов или времени приложения нагрузки в условиях узкого диапазона изменения скоростей По результатам сплошного контроля двадцати четырех продольных несущих балок был предложен критерий дефектности, позволяющий по параметрам регистрируемых сигналов АЭ установить тип источника [5,8] Критерий разработан на основе оценки энергетических характеристик на базе известного интегрально-динамического критерия, с учетом характера эксплуатационных нагрузок

где Еср - средняя энергия сигналов АЭ,/„ =

- частота приложенной поездной нагруз-

ки, п„ - количество вагонов в составе, t„ - время поездной нагрузки, Ка - коэффициент акустической активности, определяемый из графика N=f(tJ, J - численное значение параметра, J,,ф - критическое значение параметра

100 -Т

-О 30 -

i 80

с

и 70 -

п

о 60

«5

О «С 50

№

t 40 -

6

Л F 30 ■

1 20 -

О

10 -

I 1

I I

I ! " / '

/■ .

ж*

" /

----- U * 1 2 ! г* \

♦

!

8 10 12 Скорость движения составов v и/с

Рисунок 8 - Зависимость скорости счета акустической эмиссии от скорости составов

По результатам анализа энергетических характеристик двадцати двух источников АЭ, обнаруженных на мосту, путем регистрации АЭ при многократном прохождении пассажирских составов с различным количеством вагонов, были получены эмпирические значения Лр для различных типов источников

Jкp = 7,45 10б В2с - усталостные трещины по сварным швам ребер жесткости,

•Л? = 7,15 106 В2с - усталостные трещины по сварным швам «сухариков»,

Jкp = 11,7 106 В2с - ослабленные болты крепления шпалы к верхнему поясу балки

Использование полученных значений при оценке активности источников АЭ позволяет определить тип источника по результатам АЭ контроля, что особенно удобно для стационарных (встроенных) систем мониторинга мостов

В четвертой главе изложены материалы исследований погрешностей определения координат источников сигналов АЭ при контроле крупногабаритных сборных металлоконструкций из листового проката [4,7,8]

Определение координат источника сигналов АЭ является одной из главных задач при диагностике металлоконструкций Информация о месторасположении источника позволяет проводить дискриминацию сигналов, различить два и более источников, сократить время на подтверждающий контроль

При разработке АЭ аппаратуры, регистрирующей дискретную АЭ, наибольшее распространение получил метод определения координат источника по РВП сигнала, принятого поочередно всеми ПАЭ, составляющими акустическую антенну

Алгоритм вычисления координат источника АЭ по РВП достаточно проработан, разработаны методы уменьшения влияния мешающих факторов на точность определения координат Однако функция распределения величины погрешности координат, в зависимости от расположения источника внутри акустической антенны, изучена недостаточно Это особенно актуально при диагностике крупногабаритных конструкций, когда площадь акустической антенны может достигать нескольких десятков квадратных метров Как показывает практика, погрешность определения координат существенно зависит от места обнаружения источника.

Задачей исследований являлось установление причин, влияющих на точность локализации источника сигналов АЭ, определение зависимости величины погрешности от месторасположения источника внутри акустической антенны [7] 2

1,2,3 - ПАЭ, ИАЭ - источник акустической эмиссии, г , г\' г2' Г1 - векторы координат объектов

Рисунок 9 — Запись координат объектов в плоскости локализации в векторной форме

В вычислениях использовалась векторная форма записи координат источника сигналов АЭ и преобразователей На рисунке 9 векторы 71,г1,г-1 показывают соответственно координаты ПАЭ №№ 1, 2, 3 Вектор г - координаты источника АЭ

Время прихода сигнала определяется по нулевой симметричной моде 50 Зависимость координат источника от разности времен прихода в векторной форме записи

г{С5„ С2-',),С,о (г,-О,?,,^), (В)

где С$о — скорость моды Б о, мм/мкс, г - координаты источника, мм, г: - координаты ПАЭ, мм, I, - времена прихода моды на 1, 2 и 3 преобразователи, / - индекс от 1 до 3

Погрешность косвенного измерения координат источника, обусловлена ошибкой определения времен прихода сигнала на принимающие ПАЭ и отклонением скорости распространения моды от расчетного значения Эта погрешность вычисляется как

¿г =

аV * - ^ ^

где Дп - погрешность вычисления разности пути моды от источника до 1Ш и 2™ ПАЭ, зависящая от точности определения их РВП, мм„ Дп - погрешность вычиспения разности пути моды 50 от источника до 1ш и 3й преобразователей, мм, соответственно

(А;

|»=0п<<1-<])

(Аз)2, (9)

Погрешность Д]2 зависит от точности определения РВП моды от источника сигналов АЭ до ПАЭ 1 и ПАЭ 2 При вычислении величины Д12 необходимо учесть возможное отклонение скорости моды ¿о от расчетного значения, которое определяется из

Л„2=ЛС,02 (,2-,,)2+С502 (Д/2-Лг,)2, (10)

где АС ¡о - разница между расчетной и истинной скоростью распространения моды 50, мм/мкс, А1[, Ыг — погрешность определения времен начала сигнала

Определение времени прихода сигнала на ПАЭ сводится к определению начала сигнала на фоне шума Алгоритм определения начала АЭ сигнала строится на определенном количестве пересечений электрическим сигналом АЭ уровня порога

Кроме того, значительное влияние на погрешность определения времени прихода оказывает время нарастания переднего фронта моды На рисунке 10 показан типичный сигнал, принятый от усталостной трещины и отражен механизм определения времени его прихода на принимающий ПАЭ [ 1,4,7]

Погрешность определения времени начала сигнала находится как

= * К (11)

^ мах

где ДI - погрешность определения времени начала сигнала, мкс, ?„ - время нарастания переднего фронта моды 50, мкс, £/тах - максимальная амплитуда моды мВ, £/шум - средне-квадратическое отклонение шума, мВ, к = 1-3,5 -коэффициент, зависящий от способа вычисления начала сигнала

Длительность нарастания переднего фронта в существенной мере определяется дисперсией скоростей волн Лэмба[5,7,8] С увеличением расстояния от источника, а значит и с увеличением времени прихода на принимающий ПАЭ, заметно увеличивается время нарастания переднего фронта Предсказать время нарастания возможно по зависимости <„ = /(■¡У, полученной экспериментально Сигналы АЭ возбуждались имитатором Анализировались времена нарастания переднего фронта моды 50 на линейно расставленных ПАЭ с заданными расстояниями Результаты представлены в таблице 1 и на рисунке 11

Время нарастания переднего фронта моды Бо рассчитывается из соотношения

'„=',^4 (12)

где I, - время распространения от источника до приемника, мкс, ДСда - среднеквадратиче-ское отклонение скорости моды мм/мкс, С® - расчетное значение скорости моды

мм/мкс, дисперсия скорости в относительных единицах Искомая зависимость ап-

С-гго

проксимируется выражением у - 0,36 х Дисперсия скорости моды определяется тангенсом угла наклона полученной прямой и равняется = 36 %

Погрешность определения времени начала сигнала, с учетом влияющих факторов

= М (13)

1М - машинное время прихода, определяемое по трем пересечениям уровня порога, <„ - истинное начало сигнала, - время нарастания моды ¿в

Рисунок 10 - Погрешность определения времени прихода моды ¿о на принимающий

преобразователь

Таблица 1 - Дисперсия времени нарастания переднего фронта моды Бо

Расстояние 1 от источника АЭ, мм Время t, распространения до ПАЭ, мке Время 1„ нарастания переднего фронта, мке

190 37,32 18,75

490 96,27 37

790 155,2 62,5

1090 214,15 81,25

0 50 100 150 200 250

Время распространения моды So до ПЛЭ1, мне

Рисунок 11 - Зависимость времени нарастания переднего фронта импульса от времени распространения до приемника

Итоговое выражение для определения погрешности вычисления разности пути моды от источника до 1Ш и 2Ш преобразователей

2 _ л у.2 7,2 (* . \2

Соотношение (14) представляет косвенную погрешность разности путей распространения сигнала от источника до 1-го и 2-го ПАЭ Эта погрешность зависит от дисперсии скорости моды (ДСда), а так же конкретного алгоритма вычисления времени начала сигнала (к,)

Погрешность координат источника, обусловленная ошибкой определения времен прихода и отклонением скорости распространения моды 5'о определяется как

Дг,=к АС50 >.2,'"О*+ ^13,* (<з-'.)\ (15)

где

_ дгХп.См (I, ~1,),Г1,г2,г,),

(16)

г- _дг,(С$0 (/;

Функции и определяют косвенную погрешность локализации источника по трем преобразователям внутри антенны произвольной формы

Для определения величины погрешности локализации источника в формулу (15) была введена величина дисперсии скорости моды

Аг, = * Т^1 л/^2 (Си <2-С <>-С О2 (18)

Выражения для определения погрешностей координат X, У источника АС,,

Ах = к —а 2 (С50 (С50 <3-СХ„ /,), (19)

д,, = * ^к ^121,2 (С„ /2-С50 (С50 /,-С,0 /,) (20)

Полученные выражения являются универсальным инструментом расчета методической погрешности определения координат источника, для акустической антенны произвольной формы Расчет по (19, 20) выполнялся в среде МаЙюас! (рис 12)

Вычисления производились при условии

к, = 1, -=^2- = 36 % Результат

вычисления

погрешности выражен в метрах

Были построены доверительные интервалы определения координат источника АЭ в некоторых точках поля прямоугольной акустической антенны Антенна состоит из четырех ПАЭ Зона локализации по трем из них, определяется путем построения линий равных расстояниям между ПАЭ №№ 1, 2 и М» 3, 4 и между ПАЭ №№ 1,3 и №№ 2, 4

Область локализации источника АЭ в поле прямоугольной антенны, по трем ПАЭ №№ 1, 2, 3, показанная на рисунке 13, расположена в левом нижнем квадранте Три оставшиеся области локализации по трем другим группам преобразователей будут симметричны Доверительный интервал имеет форму эллипса, вертикальная ось которого определяется погрешностью координаты X, горизонтальная - погрешностью координаты У В разных точках области локализации эллипс вытянут либо по вертикали, либо по горизонтали в зависимости от величины погрешности определения X, У координат источника АЭ (рис 13) Наименьшая погрешность координат получена в центре акустической антенны

! ч я и 0 1

Ч

6)

Рисунок 12 - Методическая погрешность определения координат источника внутри прямоугольной акустической антенны, а) - погрешность определения координаты X, б) - погрешность определения координаты У

Результаты расчетов применены для оценки погрешности локализации источников [8], обнаруженных на мосту в ходе его обследования в сезон 2002г Для чего на протоколы локализации для каждого конкретного источника была нанесена координатная сетка Большинство сигналов АЭ локализуются в пределах доверительного интервала построенного для источника с данными координатами

В некоторых случаях наблюдался несколько больший разброс точек локализации, чем предсказывает теория Анализ каждого из этих случаев отдельно позволил определить дополнительные факторы, влияющие на погрешность координат источника

Одним из таких факторов является линейная протяженность дефекта. Для дефектов длинной более 100 мм может наблюдаться некоторый разброс точек локализации вне зоны доверительного интервала по координате X или У, в зависимости от его ориентации

Существенный разброс точек локализации наблюдается всегда от усталостной трещины по концу сварного шва вертикального ребра жесткости Это связано с незначительной амплитудой принимаемых сигналов ~ 200-600 мВ, следствием чего является существенное затухание моды Б<> на дальних ПАЭ В случае, когда моду ¿'о не возможно выделить на фоне шумов, определение времени прихода сигнала на дальние ПАЭ осуществляется по моде а0 При таких условиях координаты источника определяются не корректно

Кроме того, существенная погрешность координат присуща источникам, расположенным вне поля акустической антенны (верхний и нижний пояс балки) Свое влияние на точность локализации оказывает смещение преобразователя со своего геометрического

места в акустической шгтенне Оценка погрешности координат внутри акустической антенны отличной от прямоугольной выполнялась при смещении преобразователя № 2 вправо по оси X на половину длины горизонтальной стороны антенны. При сравнении результатов расчета погрешности для разных типов антенн было установлено, что погрешность определения координат источника внутри треугольной акустической антенны не столь велика и распределяется значительно равномернее, чем в поле прямоугольной (рис 15).

X - место расположения источника АЭ Рисунок 13 - Определение доверительного интервала координат источника в зависимости от его расположения внутри акустической антенны

Рисунок 15 - Сравнительный анализ погрешности координат источника внутри треугольной и прямоугольной акустической антенны: а) - по координате X, б) - по координате У

Полученные результаты были использованы при разработке методики контроля крупногабаритных металлоконструкций из листового проката (продольные несущие балки железнодорожных мостов, котлы нефтебензиновых и газовых цистерн, резервуары тормозной системы локомотивов) [6,8].

23

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1 Определен модовый состав сигнала акустической эмиссии, распространяющегося в листовом прокате продольной балки моста Установлено, что при толщине стенки балки И = 15 мм и частотном диапазоне/= 72-86 кГц возможно распространение двух мод нулевого порядка - нулевая симметричная мода и а0 - нулевая антисимметричная мода Рассчитаны и измерены экспериментально их фазовые и групповые скорости Определено затухание амплитуды моды ад, обоснованы линейные размеры акустической антенны

2 Исследовано влияние параметров поездной нагрузки на параметры сигнатов акустической эмиссии Установлена зависимость амплитуды сигналов, излучаемых трещиной, от размаха главных продольных напряжений, зависимость суммарного счета и скорости счета ак>стической эмиссии от частоты и времени приложения нагрузки, а так же зависимость скорости счета от скорости движения состава

3 Доказана связь параметров акустико-эмиссионного излучения дефектов с параметрами прикладываемой нагрузки Синхронизация по времени работы акустико-эмиссионной и тензометрической систем позволила установить, что при циклической нагрузке максимальная акустическая активность наблюдается на этапах релаксации средних растягивающих продольных напряжений Средние значения суммарного счета событий на один такт релаксации, при длительности времени разгрузки г= (1,2-1,5) с и размахе продольных напряжений сг„, = 16 МПа (3,3 % от предела прочности), под нагрузкой пассажирского вагона, составило N = 113, для усталостных трещин по концам сварных швов вертикальных ребер жесткости

4 Исследование комплекса информативных параметров (амплитуда, энергия, время нарастания переднего фронта, суммарный счет, пространственное распределение) сигналов акустической эмиссии позволило определить типы акустических сигналов возникающих от источников, наиболее часто обнаруживаемых в продольных балках моста Экспериментально установлены эмпирические критерии, позволяющие по виду сигналов акустической эмиссии определить типы дефектов

5 Установлено влияние различных факторов (затухание, расхождение волн от источника, дисперсия волн Лэмба, модовый состав сигнала акустической эмиссии, форма импульса и уровень шумов, геометрия акустической антенны) на погрешность координат источника сигнатов акустической эмиссии Обоснована оптимальная геометрия акустической антенны для контроля листовых крупногабаритных объектов Вычислены доверительные интервалы определения координат источника (максимальная ошибка определения координат ДХщах = 0,44 м, ДУтах = 0,49 м, на границах прямоугольной антенны размерами 1,5 х 2,5 м) Предложенная модель для расчета погрешности и алгоритм анализа распределения погрешностей внутри акустической антенны использована при разработке методик акустико-эмиссионного контроля продольных балок мостов, котлов нефтебензиновых и газовых цистерн, резервуаров тормозной системы локомотивов

6 Проведен акустико-эмиссионный контроль 24-х продольных балок моста через реку Обь в г Новосибирске, под нагрузкой проходящих пассажирских поездов Установлена возможность регистрации различных типов источников акустической эмиссии усталостные трещины различной протяженности, ориентации и раскрытия, непровары, поры, трещины

г'З

металлургического характера в сварных швах и зоне термического влияния, трение болтовых соединений Разработана и применена методика контроля продольных балок мостовых пролетных строений, внедрены в опытную эксплуатацию методики контроля котлов цистерн и резервуаров тормозной системы локомотивов

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах1

1 Применение акустико-эмиссионного метода для контроля мостовых конструкций и рельсов, уложенных в путь / В М Круглов, В В Муравьев, Л Н Степанова, К В Власов, ЕВ Бояркин, ИИ Козятник//Сборник научных статей с международным участием Часть 4 Новые технологии - железнодорожному транспорту подготовка специалистов, организация перевозочного процесса, эксплуатация технических средств Омск, 2000 ОмГУПС -С 256-259

2 Метод акустической эмиссии в обследовании металлических мостов / В М Круглов, ВБ Муравьев, Л Н Степанова, ЕВ Бояркин, К В Власов, И И Козятник // Сборник-докладов XVII Петербургской конференции «Ультразвуковая дефектоскопия металлоконструкций» УЗДМ-2001 СПб - Репино, 6-8 июня 2001 -С 139-144

3 Бояркин ЕВ, Бехер С А, Власов КБ Акустико-эмиссионная диагностика крупногабаритных объектов железнодорожного транспорта // Региональная научно-практическая конференция Вузы Сибири и Дальнего Востока - Транссибу», Новосибирск, 27-29 ноября 2002 СГУПС -С 236

4 Применение метода акустической эмиссии для обследования мостов / В В Муравьев, ЕВ Бояркин, С А. Бехер, И И Козятник, К В Власов // Сборник статей международной конференции «Разрушение и мониторинг свойств металлов», Екатеринбург, 26-30 мая 2003 Институт машиноведения УрО РАН Статья № 42

5 Муравьев В В , Бояркин Е В , Власов К В и др Контроль продольных несущих балок мостовых пролетных строений //В мире неразрушающего контроля -2003 -№4(22) -С 22-24

6 Акустико-эмиссионный контроль котлов железнодорожных цистерн / В В Муравьев, Л Н Степанова, АЛ Бобров, К В Власов // В мире неразрушающего контроля - 2004 -№4(26)-С 69-72

7 Власов КБ, Бехер С А, Алексеев А Б Погрешности координат источников акустической эмиссии при кош-роле крупногабаритных машиностроительных конструкций //Известия Тульского государственного университета Подъемно-транспортные машины и оборудование -2006 -№7 - С 264-269

8 Бехер С А , Власов К В , Алексеев А Б Контроль продольных несущих балок мостовых конструкций акустико-эмиссионным методом // Известия высших учебных заведений Строительство -2007 -№3 -С 95-102

Подписано к печати 20 04 2007 Объем 1,5 печ л Тираж 100 экз Заказ № 1761

Отпечатано с готового оригинал-макета в издательстве СГУПСа 630049, г Новосибирск, ул Д Ковальчук, 191

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ МОСТОВ В РОССИИ И ЗА РУБЕЖОМ.

1 ЛНеразрушающий контроль железнодорожных мостов в России и за рубежом.

1.2 Анализ причин возникновения дефектов в пролетных строениях металлических железнодорожных мостов.

1.3 Обоснование выбора метода акустической эмиссии и тензометрии для неразрушающего контроля пролетных строений мостов.

Выводы к первой главе и постановка задачи.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО ТРАКТА НА ИНФОРМАТИВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ИМПУЛЬСОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ.

2.1 Формирование модового состава импульса.

2.2 Экспериментальные закономерности распространения импульсов АЭ.

2.3 Влияние параметров акустического тракта на геометрические размеры акустической антенны.

Выводы к второй главе.

3 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАГРУЗКИ НА ДЕФОРМАЦИИ В МАТЕРИАЛЕ КОНСТРУКЦИИ И ПАРАМЕТРЫ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ.

3.1 Исследование связи параметров сигналов акустической эмиссии с параметрами поездной нагрузки.

3.2 Определение типа источника АЭ по параметрам сигналов акустической эмиссии.

3.3 Результаты АЭ контроля продольных несущих балок железнодорожного моста через реку Обь в г. Новосибирске.

3.4 Разработка методики АЭ контроля крупногабаритных сварных объектов железнодорожного транспорта при нагрузках, не превышающих эксплуатационные.

Выводы к третьей главе.

4 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОГРЕШНОСТИ

КООРДИНАТ ИСТОЧНИКА АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

ПРИ КОНТРОЛЕ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ЛИСТОВЫХ ОБЪЕКТОВ.

4.1 Оценка основных влияющих факторов на погрешность координат внутри акустической антенны.

4.2 Распределение погрешности координат источника акустической эмиссии внутри прямоугольной акустической антенны.

4.3 Анализ экспериментальных погрешностей координат источника на продольной балке.

Выводы к четвертой главе.

Долговечность и надежность эксплуатации искусственных сооружений зависит от запаса прочности заложенного при конструировании, качества изготовления и сборки, от характера и величины эксплуатационных нагрузок, климатических условий и ряда других влияющих факторов. В различной степени все эти факторы влияют на эксплуатационную надежность, которая определяется достоверностью информации о несущей способности основных частей конструкции.

Железнодорожные мосты - наиболее характерные представители металлоконструкций, содержащих в себе узлы сложной конфигурации и сварные соединения различного вида, к качеству которых предъявляются особо жесткие требования.

В процессе эксплуатации несущие конструкции мостовых пролетных строений (ПС) находятся под воздействием циклических эксплуатационных нагрузок. Образование и развитие усталостных дефектов происходит в длительных временных промежутках. По действующим нормам срок службы ПС составляет 60 лет. Решение о целесообразности реконструкции старого или строительстве нового моста принимается с учетом сроков проведения предполагаемых работ и материальных затрат. Запасы прочности заложенные при конструировании и реальное техническое состояние объекта позволяют, во многих случаях, безопасно эксплуатировать мосты сверх установленного срока, а некоторые по 100 лет и более. Железнодорожные мосты в условиях России являются стратегическими объектами. Кроме того, многие мосты - это историческое и культурное наследие. Таким образом, проблема продления срока гарантируемой эксплуатации мостов приобретает государственное значение.

В настоящее время практически вся информация о техническом состоянии моста формируется на основе его периодических визуальных освидетельствований. Требования к надзору за состоянием мостов и организации ремонтных работ изложены в [96].

Периодические осмотры на предмет обнаружения усталостных трещин, нарушения целостности окраски, коррозии, ослабления болтовых соединений не может считаться стопроцентно достоверным. Не выявляются скрытые дефекты, а также дефекты, расположенные в труднодоступных для осмотра местах. Усталостные трещины в сварных конструкциях (когда сварной шов не является препятствием для роста трещины) в сложных климатических условиях могут развиваться непредсказуемо. В силу этих обстоятельств решения о ремонте, принятые на основании визуальных осмотров, сводятся к засверловке концов трещины и усиления отдельных узлов конструкции. Заключение о капитальном ремонте, реконструкции или продлении эксплуатации моста является сложной инженерной задачей. Решая ее, выполняют испытания мостов с использованием средств инструментального контроля. Измеряют прогибы несущих элементов, определяют частоту собственных и вынужденных колебаний ПС, отслеживают перемещения отдельных элементов, проводят ультразвуковую дефектоскопию сварных соединений, выполняют тензометрические измерения напряжений под нагрузкой, измеряют статические напряжения различными методами структуроскопии. Подобные испытания проводятся как в статике, так и в динамике. Однако до настоящего времени не разработано ни одного достаточно достоверного, мало-затратного, простого в реализации метода прочностных испытаний и дефектоскопирования ответственных элементов мостовых конструкций. Следует отметить, что отдельные работы в этом направлении ведутся как в нашей стране, так и за рубежом [30, 34, 46, 101]. Наиболее перспективным направлением таких работ является разработка встроенных систем мониторинга мостовых конструкций еще на стадии их проектирования и монтажа. В этом случае информация о зарождении и развитии эксплуатационного дефекта может поступать непрерывно, что дает возможность не только своевременно выполнить необходимый ремонт или замену элемента, но и оценить дальнейшую эксплуатационную пригодность объекта в целом.

Данная работа направлена на разработку методики инструментального контроля ответственных элементов ПС, лишенной недостатков традиционных методов неразрушающего контроля (НК), снижающей влияние человеческого фактора, направленной на выявления различных типов дефектов и позволяющей осуществлять мониторинг в процессе всего периода эксплуатации.

Цель исследования - разработка методики акустико-эмиссионного контроля несущих элементов металлических мостовых пролетных строений под поездной нагрузкой на основе комплексного анализа информативных характеристик сигналов АЭ с учетом закономерностей распространения акустических волн в объекте контроля, параметров процессов нагружения и особенностей источников АЭ.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

- Исследовать основные закономерности процессов распространения основных мод волн Лэмба в продольной несущей балке мостового пролетного строения.

- Определить основные факторы, влияющие на погрешность определения координат источника сигналов АЭ и распределение погрешностей внутри акустической антенны. Рассчитать оптимальную геометрию акустической антенны для систем контроля несущих элементов пролетных строений мостов.

- Экспериментально исследовать зависимости комплекса основных параметров АЭ сигнала от типа и местоположения источника акустического излучения на продольных несущих балках металлических мостов.

- Исследовать зависимости характеристик сигналов АЭ от основных параметров поездной нагрузки.

- Разработать критерии оценки состояния продольных несущих балок железнодорожных мостов на основе результатов АЭ контроля.

Настоящая работа выполнялась в соответствие с планом НИОКР МПС России 2000-2003гг., Программой научно-технического сотрудничества Сибирского государственного университета путей сообщения, СО РАН и Железными дорогами регионов Сибири, Дальнего востока по совершенствованию технических средств, при обеспечении снижения эксплуатационных расходов, Планом научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ ОАО «РЖД» на 2005 год. (НИОКР: 7.8.02 «Разработка стенда для акустико-эмиссионного метода неразрушающего контроля и прогнозирования ресурса локомотива по перечню ЦТ»)

С использованием АЭ метода обследовано 24 продольные несущие балки железнодорожного моста через реку Обь в г. Новосибирске. Выявлено 22 источника повышенной акустической активности, 17 из которых идентифицированы как дефекты усталостного или металлургического происхождения. Четыре дефекта обнаружены впервые, то есть являлись скрытыми и не выявлялись при штатных методах обследования. Все выявленные дефекты были подтверждены активными методами НК (ультразвуковой, вихретоковый, феррозондовый).

Разработана методика АЭ контроля продольных несущих балок мостовых пролетных строений под нагрузкой проходящего поезда с использованием тензометрии в качестве параметрического канала.

Разработанная модель и программа анализа акустической антенны и вычисления координат источника АЭ, а так же программа оценки их погрешности использованы в методике АЭ контроля резервуаров тормозной системы локомотивов (метод внедрен в локомотивных депо Чернышевск ЗабЖД и Инская ЗСЖД) и при контроле котлов железнодорожных цистерн (в вагонном депо Нижнеудинск ВСЖД).

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследований, разработке вспомогательных устройств и средств сопряжения аппаратурных комплексов; разработке алгоритмов обработки экспериментальных данных и теоретических моделей; анализе результатов экспериментов.

Достоверность полученных результатов обеспечивается: использованием современной сертифицированной и поверенной измерительной аппаратуры; сходимостью с результатами ультразвукового, вихретокового, феррозондового и визуально-измерительного контроля;

- сравнительным анализом экспериментальных данных с результатами других авторов;

- повторяемостью экспериментальных результатов при многократных испытаниях однотипных объектов;

- применением фундаментальных положений акустики твердого тела для анализа акустического тракта.

На защиту выносятся следующие положения: метод расчета геометрии акустической антенны для контроля крупногабаритных металлоконструкций из листового проката, основанный на анализе параметров акустического тракта и распределении погрешностей определения координат источника;

- анализ зависимостей потоковых характеристик сигналов АЭ, излучаемых усталостной трещиной от механических напряжений в продольной балке под действием циклической эксплуатационной нагрузки;

- методика браковки и классификации дефектов в продольной балке моста при циклических нагрузках на основе комплексной оценки энергетических характеристик источников АЭ;

- методика АЭ контроля с использованием дополнительного канала тензометрии и результаты испытаний продольных несущих балок мостовых пролетных строений.

Автор выражает свою благодарность научному руководителю заслуженному деятелю науки РФ, доктору технических наук, профессору

B.В. Муравьеву, коллегам по совместной работе: кандидату технических наук

C. А. Бехеру, кандидату технических наук Е.В. Бояркину. Отдельная благодарность за техническую поддержку, обсуждение и конструктивную критику доктору технических наук, профессору J1.H. Степановой.

Основные выводы

1. Определен модовый состав сигнала акустической эмиссии, распространяющегося в листовом прокате продольной балки моста. Установлено, что при толщине стенки балки h= 15 мм и частотном диапазоне/ = 72-86 кГц возможно распространение двух мод нулевого порядка: so -нулевая симметричная мода и а0 - нулевая антисимметричная мода. Рассчитаны и измерены экспериментально их фазовые и групповые скорости. Определено затухание амплитуды моды а0 , обоснованы линейные размеры акустической антенны.

2. Исследовано влияние параметров поездной нагрузки на параметры сигналов акустической эмиссии. Установлена зависимость амплитуды сигналов, излучаемых трещиной, от размаха главных продольных напряжений, зависимость суммарного счета и скорости счета акустической эмиссии от частоты и времени приложения нагрузки, а также зависимость скорости счета от скорости движения состава.

3. Доказана связь параметров акустико-эмиссионного излучения дефектов с параметрами прикладываемой нагрузки. Синхронизация по времени работы акустико-эмиссионной и тензометрической систем позволила установить, что при циклической нагрузке максимальная акустическая активность наблюдается на этапах релаксации средних растягивающих продольных напряжений. Средние значения суммарного счета событий на один такт релаксации, при длительности времени разгрузки г = (1,2-И ,5) с и размахе продольных напряжений сгт = 16 МПа (3,3 % от предела прочности), под нагрузкой пассажирского вагона, составило N = 113, для усталостных трещин по концам сварных швов вертикальных ребер жесткости.

4. Исследование комплекса информативных параметров (амплитуда, энергия, время нарастания переднего фронта, суммарный счет, пространственное распределение) сигналов акустической эмиссии позволило определить типы акустических сигналов возникающих от источников, наиболее часто обнаруживаемых в продольных балках моста. Экспериментально установлены эмпирические критерии, позволяющие по виду сигналов акустической эмиссии определить типы дефектов.

5. Установлено влияние различных факторов (затухание, расхождение волн от источника, дисперсия волн Лэмба, модовый состав сигнала акустической эмиссии, форма импульса и уровень шумов, геометрия акустической антенны) на погрешность координат источника сигналов акустической эмиссии. Обоснована оптимальная геометрия акустической антенны для контроля листовых крупногабаритных объектов. Вычислены доверительные интервалы определения координат источника (максимальная ошибка определения координат: АХтах = 0,44 м, AYmax = 0,49 м, на границах прямоугольной антенны размерами 1,5 х 2,5 м). Предложенная модель для расчета погрешности и алгоритм анализа распределения погрешностей внутри акустической антенны использована при разработке методик акустико-эмиссионного контроля продольных балок мостов, котлов нефтебензиновых и газовых цистерн, резервуаров тормозной системы локомотивов.

6. Проведен акустико-эмиссионный контроль 24-х продольных балок моста через реку Обь в г. Новосибирске, под нагрузкой проходящих пассажирских поездов. Установлена возможность регистрации различных типов источников акустической эмиссии: усталостные трещины различной протяженности, ориентации и раскрытия, непровары, поры, трещины металлургического характера в сварных швах и зоне термического влияния, трение болтовых соединений. Разработана и применена методика контроля продольных балок мостовых пролетных строений, внедрены в опытную эксплуатацию методики контроля котлов цистерн и резервуаров тормозной системы локомотивов.

1. Акустическая эмиссиия и ее применение для неразрушающего контроля в атомной энергетике / Под ред. К.В. Вакара. -М.: Атомиздат, 1980. 212 с.

2. Алешин Н.П., Белый В.Е., Вопилкин А.Х. и др. Методы акустического контроля металлов / под. ред. Н.П. Алешина. -М.: Машиностроение, 1989. -456 с.

3. Анализ состояния безопасности движения, отказов в работе технических средств в вагонном хозяйстве железных дорог и качества ремонта грузовых вагонов в вагонных депо и на ВРЗ России за 2002г. / МПС РФ. ЦВ. -М.: 2003.

4. Анализ состояния искусственных сооружений на дорогах России / Путь и путевое хозяйство. 2000. - № 4. С. 20-21.

5. Андрейкин А.Е., Лысак Н.В., Сергиенко О.Н. Моделирование процессов локального разрушения, сопровождающегося акустической эмиссией в материалах и изделиях / Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1990. ~№ 3. С. 9-21.

6. Баранов В.М. Акустическая диагностика и контроль на предприятиях топливно-энергетического комплекса. -М.: 1998. 304 с.

7. Безверхий В.Ф., Бырин В.Н. О возможности прогнозирования ресурса металлических конструкций по параметрам сигналов акустической эмиссии / Дефектоскопия. -1998. № 7. С. 15-24.

8. Боровик Г.М. Автоматизированная система диагностики и прогнозирования технического состояния искусственных сооружений / Информационные технологии на железнодорожном транспорте. Хабаровск. 1998. с. 95-99.

9. Бородин Ю.П., Елизаров С.В., Шапорев В.А. и др. Акустико-эмиссионный контроль котлов вагонов цистерн / Контроль. Диагностика. - 2006. - № 5. С. 53-58

10. Бородин Ю.П., Хребтов В.Г., Шапорев В.А. Основные принципы комплексного диагностического мониторинга / В мире неразрушающего контроля. -2003. -№ 4(22). С.16-18.

11. Брагинский А.П., Евсеев Д.Г., Зданьски А.К. и др. Система Обработки данных акустико-эмиссионного контроля железнодорожных мостов / Автоматизация экспериментальных исследований объектов железнодорожного транспорта. -М.: 1984. С. 13-24.

12. Брагинский А.П., Евсеев Д.Г., Осиков В.О. Акустико-эмиссионное обследование металлического пролетного строения / Надежность пути и сооружений. Самара. 1991. С. 31-47.

13. Бреховских JI.M. Волны в слоистых средах. М.: Наука, 1973. 344 с.

14. Буденков Г.А., Недзвецкая О.В., Сергеев В.Н. и др. Оценка возможности метода акустической эмиссии при контроле магистральных трубопроводов/ Дефектоскопия, 2000. - № 2. С. 29-35.

15. Вагоны: конструкция, теория и расчет. М.: Транспорт, 1988. 440 с.

16. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. М.: Наука, 1981.288 с.

17. Викторов И. А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике. -М.: Наука, 1966. 168 с.

18. Горбунов И.А., Бондарович JI.A., Шувалов А.Н. Оценка технического состояния металлических конструкций методом акустической эмиссии/ Прочность, надежность, долговечность конструкций. 1996. С. 34-41.

19. ГОСТ 27655-88. Акустическая эмиссия. Термины, определения и обозначения.

20. ГОСТ 14782-86 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Методы ультразвуковые.

21. ГОСТ Р 50599-93. Сосуды и аппараты стальные сварные высокого давления. Контроль неразрушающий при изготовлении и эксплуатации.

22. Грешняков В.А., Дробот Ю.Б. Акустическая эмиссия. Применение для испытаний материалов и изделий. М.: Издательство стандартов. 1976. 272с.

23. Гринченко В.Т., Мелешко В.В. Гармонические колебания и волны в упругих телах. Киев: Наукова думка, 1981. - 284 с.

24. Грузд А.А. Диагностика технического состояния и остаточного ресурса строительных конструкций и сооружений / Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 2000. - № 1. С. 81-82.

25. Гуменюк В.А., Сульженко В.А., Яковлев А.В. Современные возможности и тенденции развития акустико-эмиссионного метода/ В мире неразрушающего контроля. 2000. - № 3. С. 8-12.

26. Гурвич А.К. Неразрушающий контроль в мостостроении / В мире неразрушающего контроля. 2003. - № 4(22). С.4-7.

27. Диагностика объектов транспорта методом акустической эмиссии / под ред. JI.H. Степановой, В.В. Муравьева. -М.: Машиностроение, 2004. 367с.

28. Дробот Ю.Б., Лазарев A.M. Некоторые особенности сигналов АЭ от трения берегов трещины / Дефектоскопия. 1981. - № 9. С. 5-10.

29. Дробот Ю.Б., Лазарев A.M. Неразрушающий контроль усталостных трещин акустико-эмиссионным методом. -М.: 1987. 128 с.

30. Дымкин Г.Я., Цомук С.Р., Шевелев А.В. и др. Инспекционный контроль сварных соединений в мостостроении / В мире НК. 1999. -№ 5. С. 39-40.

31. Ермолов И.Н. Контроль ультразвуком: Краткий справочник. М.: НПО ЦНИИТМАШ, 1992. - 86 с.

32. Жарков К.В., Меркулов Л.Г., Пигулевский Е.Д. Затухание нормальных волн в пластине со свободными границами //Акустический журнал. 1964. - Т.Х. -Вып. 2. - С.163-166.

33. Иванов В.И., Быков С.П., Рябов А.Н. О критериях оценки степени опасности дефекта по параметрам акустической эмиссии / Дефектоскопия. 1985. - № 2. С. 62-68.

34. Коваль П.М., Скальский В.Р., Сташук П.М. и др. Акустико-эмиссионное обследование технического состояния мостов / Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 2006. - № 2. С. 13-19.

35. Комаров К.Л., Серьезнов А.Н., Муравьев В.В. и др. Акустико-эмиссионный методконтроля нефтеналивных и газовых цистерн / Дефектоскопия. 2001. -№3. С. 87-95.

36. Красильников В.А., Крылов В.В. Введение в физическую акустику: Учеб. пособие. М.: Наука, 1984. - 400 с.

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

38. Кузнецов Н.С., Тарасюк П.С. использование теории гидродинамического шума для поиска утечек жидкости в подземных трубопроводах / Контроль. Диагностика. 2000. - № 6. С. 6-14.

39. Ландау JI. Д., Лифшиц Е. М. Теория упругости. М.: Наука, 1965. - 204 с.

40. Манохин А.И., Маслов Л.И., Белов А.В. и др. Энергетический анализ природы сигналов акустической эмиссии / Первая Всесоюзная конференция. -Ростов на Дону.: Ч. 1. 1989. С. 59-63.

41. Меркулов Л.Г. Затухание нормальных волн в пластинах, находящихся в жидкости // Акустический журнал. 1964. - Т.Х. - Вып. 2. С.206-211.

42. Микер Т., Мейтцлер А. Волноводное распространение в протяженных цилиндрах и пластинах // В кн. Физическая акустика / Под ред. У. Мезона. -М.: Мир, 1966. Т. 1А С. 140-203.

43. Муравин Г.Б., Лезвинская В.В., Шип В.В., Акустическая эмиссия и критерий разрушения (Обзор) / Дефектоскопия. 1993. - № 8. С. 5-16.

44. Муравьев В. В., Бояркин Е. В., Власов К.В. и др. Контроль продольных несущих балок мостовых пролетных строений / В мире неразрушающего контроля. 2003. - № 4(22). С. 22-24.

45. Муравьев В.В., Бояркин Е.В., Власов К.В. и др. Применение метода акустической эмиссии для обследования мостов / Сборник статей международной конференции Разрушение и мониторинг свойств металлов. -Екатеринбург.: 2003. ИМаш УрО РАН. Статья № 42.

46. Муравьев В.В., Зуев Л.Б., Комаров K.JI. скорость звука и структура сталей и сплавов. Новосибирск. Наука, 1996. 183 с.

47. Муравьев В.В., Степанова JI.H., Бобров A.JI., Власов К.В. Акустико -эмиссионный контроль котлов железнодорожных цистерн. / В мире неразрушающего контроля. 2004. - № 4(26). С. 69-72.

48. Муравьев В.В., Степанова JI.H., Чаплыгин и др. Исследование процесса роста усталостных трещин в металлических образцах с использованием метода акустической эмиссии и тензометрии / Дефектоскопия. 2002. - № 11. С. 8190.

49. Нагруженность элементов конструкции вагонов/ под ред. В.Н. Колтуранова. -М.: Транспорт. 1991.

50. Неразрушающий контроль / под ред. В.В. Сухорукова. кн. 1. Общие вопросы. Контроль проникающими веществами. М.: Высшая школа. 1992. 242 с.

51. Неразрушающий контроль: Справочник: в 7 т. под ред. В.В. Клюева. Т.7: в 2 кн. Кн. 1: М.: Машиностроение. 2005. 829 с.

52. Нечаев Ю.А., Пилин Б.П. опыт применения акустико-эмиссионной диагностики на предприятиях нефтеперерабатывающей и нефтехимической промышленности / Техническая диагностика и неразрушающий контроль. -1994.-№ i.e. 39-56.

53. Нормы для расчета и проектирования вагонов железных дорог МПС колеи 1520 мм (несамоходных). М.: 1996.

54. Опыт использования АЭ-систем SPARTAN при пневмо испытаниях сосудов давления / Материалы III Всесоюзной конференции по акустической эмиссии. -Обнинск.: 1992. С. 125-137.

55. Орлов В.Г. Типичные повреждения балочных сварных пролетных строений железнодорожных мостов и способы их локализации / Железнодорожный транспорт / Экспресс информ. -М.:1985. № 4. С. 20-25.

56. Осипов В.О., Храпов В.Г., Бобриков Б.В. и др. Мосты и тоннели на железных дорогах.-М.: 1988.-367 с.

57. ОСТ 32 100-87. Ультразвуковой контроль швов сварных соединений мостов, локомотивов и вагонов.

58. Патон Б. Е. О диагностике несущей способности сварных конструкций./ Автоматическая сварка. 1981. -№ 9(342). - Киев: Наукова думка. С. 1-4.

59. Пат. РФ 2105301, МКИ G 01 М 29/04. Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля изделий / А.Ф. Паньков, JI.H. Степанова, С.В. Талдыкин. Опубл. 1998. Бюл. № 5.

60. РФ 2217741, МКИ G 01 N 29/14. многоканальная акустико-эмиссионная система диагностики конструкций / JI.H. Степанова, А.Н. Серьезное, В.В. Муравьев и др. Опубл. 2003. Бюл. № 33.

61. Пат. РФ 2150698, МКИ G 01 N 29/14; 29/04. Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля изделий / А.Н. Серьезное, В.В. Муравьев, JI.H. Степанова и др. Опубл. 2000. бюл. № 6.

62. Пелионис П., Гереб Я. Методика и аппаратура для АЭ контроля в процессе проверочных испытаний сосудов давления ядерного реактора в Венгрии / Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1991. - № 3. С. 14-21.

63. Пиковский Ф.М., Чунаков К.Н Ремонт железнодорожных мостов М.: Транспорт, 1995.-54 с.

64. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. Справочник / Под ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1986. - 352 с.

65. Программа обследования железнодорожных мостов в США / Железные дороги. Искусственные сооружения транспортных магистралей / Экспресс -информ. -М.: 1991. № 38. С. 12-15.

66. РД 03-131-97. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов.

67. РД 03-299-99 Требования к аппаратуре акустической эмиссии, используемой для контроля опасных производственных объектов.

68. РД 34.17.439-96. Методические указания техническое диагностирование и продление срока службы сосудов, работающих под давлением.

69. РД № 91 от 11. 06. 2003 Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением.

70. Семенов Я.С., Слепцов О.И., Афонин С.А. Акустико-эмиссионные исследования замедленного разрушения сталей HQ 70 и HQ 80 С / Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1995. - № 3. С. 10-14.

71. Семухин Б.С., Музалев В.Н., Зуев Л.Б. Ультразвуковые исследования напряженного состояния пролетного строения стальных мостов / В мире неразрушаюшего контроля. 2003. - № 4(22). С. 8-10.

72. Сертификат об утверждении типа средств измерения RU. С. 37. 003. А № 7023/2. Госстандарт России.

73. Серьезнов А.Н., Муравьев В.В., Степанова Л.Н. и др. Быстродействующая диагностическая акустико-эмиссионная система / Дефектоскопия. 1998. - № 8. С. 9-14.

74. Серьезнов А.Н. Муравьев В.В., Степанова Л.Н. и др. Локализация сигналов акустической эмиссии в металлических конструкциях / Дефектоскопия. 1997. -№10. С. 79-84.

75. Серьезнов А.Н. Муравьев В.В., Степанова Л.Н. и др. Расчетно-экспериментальный АЭ метод определения координат дефектов в металлических конструкциях / Дефектоскопия. 2000. - № 6. С. 71-79.

76. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Кабанов С.И. и др. Микропроцессорная АЭ-система для прочностных испытаний авиационных конструкций / Дефектоскопия. 2002. №2. С. 54-61.

77. Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Муравьев В.В. и др. Акустико-эмиссионная диагностика конструкций. М.: Радио и связь. 2000. 280 с.

78. Скучик Е. Основы акустики / Пер. с англ. М.: Мир, 1976. - Том 2. -520 с.

79. Сподарев Ю.П., Фролов В.В., Шапиро Ю.Б. Особенности работы сварных сплошностенчатых пролетных строений с ездой по низу / Повышение эксплуатационных качеств железнодорожных мостов. Л.: 1989. С. 40-45.

80. Степанова Л.Н., Кареев А.Е. Анализ погрешностей определения координат источников сигналов акустической эмиссии при использовании пьезоантенны произвольной формы / Контроль. Диагностика. 2003. -№ 8. С. 13-18.

81. Степанова JI.H., Кареев А.Е. Разработка метода динамической кластеризации сигналов акустической эмиссии для повышения точности их локализации / Контроль. Диагностика. 2003. - № 6. С. 15-21.

82. Степанова Л.Н., Лебедев Е.Ю., Кабанов С.И. и др. Микропроцессорная много канальная тензометрическая система для прочностных испытаний конструкций / Дефектоскопия. 2001. - № 4. С. 82-89.

83. СТП 005-97. Технология монтажной сварки стальных конструкций мостов. -М.: Корп. «Трансстрой». 1998. 147 с.

84. СТП 012-2000. Заводское изготовление стальных конструкций мостов. М.: Корп. «Трансстрой». 2001. - 171 с.

85. Тишкин А.П., Ржевкин В.Р. Гуменюк В.А. и др. Связь акустической эмиссии с ростом трещины при циклическом и статическом нагружениях / Диагностика и прогнозирование разрушения сварных конструкций. Киев.: Наукова думка. -1987.-№5. С. 53-56.

86. Тишкин А.П. Связь числа сигналов акустической эмиссии с развитием пластической зоны в вершине трещины / Дефектоскопия 1989. - № 2. С. 6165.

87. Указания по осмотру и усилению эксплуатируемых сварных пролетных строений / МПС СССР. М.: 1990.

88. Ультразвук / под ред. И.П. Голяминой. М.: Советская энциклопедия, 1979. -400 с.

89. Усталостные трещины в элементах металлических пролетных строений мостов / Железные дороги. Искусственные сооружения транспортных магистралей. / Экспресс -информ. -М.:1991. № 45. С. 1-8.

90. Фролов В.В., Кондратов В.В. Анализ напряженного состояния стенок продольных балок проезжей части решетчатых пролетных строений в зонах приварки вертикальных ребер жесткости / Повышение эксплуатационных качеств железнодорожных мостов. Л. 1989. С. 45-49.

91. Финкель В.М. Физика разрушения. М.: Металлургия. 1970. 376 с.

92. ЦП-628 Инструкция по содержанию искусственных сооружений / МПС РФ. -М.: 1999. 62 с.

93. ЦТ-ЦВ-ЦП-581 Правила надзора за воздушными резервуарами подвижного состава железных дорог Российской Федерации / МПС РФ. М.: 1998. 50 с.

94. ЦУКС-799 Правила приемки в эксплуатацию законченных строительством, усилением, реконструкцией объектов федерального железнодорожного транспорта / МПС РФ. 2000

95. ЦЧУ-ЦВ/4433 Инструкция по исключению из инвентаря вагонов/ МПС СССР. -М.: 1987.

96. Щербинский В.Г., Алешин Н.П. Ультразвуковой контроль сварных соединений М.: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2000. 496 с.

97. I.M.A.G.I.N.E.: Letting bridges to the talking / Insight. 1996. No 11. pp. 775779.

98. Pollok A. Acoustic emission testing. Metals handbook. 9 edition. 17 vol. AST International. 1989. pp. 278-294.

99. The use of continuous high-frequency strain gauge measurements for the assessment of role of ballast in stress reduction on steel railway bridge decks / -Insight. 2006. No 6. pp. 352-356.

100. Flower T.J., Blessing J.A., Conlisk P.J., Swanson T.L. The Monpak System / Journal of Acoustic Emission. 1989. V. 8. N. 3. pp. 1-8.