Номер части:
Журнал
ISSN: 2411-6467 (Print)
ISSN: 2413-9335 (Online)
Статьи, опубликованные в журнале, представляется читателям на условиях свободной лицензии CC BY-ND

ОСОБЕННОСТИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДЕФОРМИРУЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ



Науки и перечень статей вошедших в журнал:
DOI:
Дата публикации статьи в журнале:
Название журнала: Евразийский Союз Ученых — публикация научных статей в ежемесячном научном журнале, Выпуск: , Том: , Страницы в выпуске: -
Данные для цитирования: . ОСОБЕННОСТИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДЕФОРМИРУЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ // Евразийский Союз Ученых — публикация научных статей в ежемесячном научном журнале. Технические науки. ; ():-.

При всём многообразии существующих методов неразрушающего контро­ля ответственных конструкций, работающих в условиях циклического наг­ружения, невозможно выделить хотя бы один, в полной мере отвечающий требованиям высокой информативности, достоверности результатов, низкой трудоёмкости и безвредности.

Эффект Баркгаузена известен около ста лет, однако практи­ческое использование его для оценки состояния ферромагнитных конструк­ционных материалов началось лишь в последнее время [1], а при­менительно к циклически нагружаемым конструкциям он практически не ис­пользовался.

Магнитошумовой метод (МШМ) диагностирования основан на регистра­ции изменений информативных параметров магнитного шума (МШ), возникающего при взаимодействии переменного электромагнитного поля с ферромагнитным материалом, и сочетает в себе признаки магнитного и токовихревого методов контроля. Использование гармонического анализа блоков скачков Баркгаузена (СБ) приближает его к методу высших гармоник  [2].Однако, дифференцированное отражение потоком СБ различных механизмов перемагничивания, наличие постоянной компоненты в спектре информатив­ного сигнала, а также локальность СБ в пространстве позволяют говорить о его физической самостоятельности.

Известна чувствительность параметров МШ к уровню действующего в металле напряжения [3], однако их связь со степенью пластического де­формирования материала, а также с уровнем его циклического повреждения практически не исследована.

В данной работе сделана попытка на качест­венном уровне установить наличие такой связи и, при положительном ре­зультате, возможность использования МШМ для оценки выработанного и прогнозирования остаточного ресурса циклически нагружаемых конструкций.

Характерным примером такой конструкции может служить клеесварная лопасть несущего винта вертолета, основу которой составляет лонжерон, нагруженный продольной центробежной растягивающей силой и знакопере­менным изгибающим моментом в плоскости тяги. Лонжерон выполнен из ста­ли 40ХН2М АУ-Ш в виде трубы переменного сечения. Плоские образцы с размерами 300х50х4 мм вырезали из комлевой, наиболее нагруженной части лонжерона и подвергали гомогенизирующему отжигу для снятия поверхност­ного наклепа (после отжига:   sв=755 МПа;   s0,2=475 МПа;  y=20%). В рабочей части ширину образца доводили до 30 мм за счет радиусных выточек. Для снижения вероятности возникновения трещин от краёв образцов производи­ли наклеп и шлифовку их боковых граней.

   По существующим представлениям ответственными за усталостную прочность металла являются поверхностные слои, в которых локализуются и накапливаются микропластические деформации и дефекты структуры. С другой стороны, в МШМ намагничиваются и диагностируются именно поверх­ностные слои металла на глубину от 0,5 до 3 мм, в зависимости от характеристик прибора.  Сказанное послужило основанием для выбора схемы нагружения образцов, которое осуществляли на установке эксцентрикового типа консольным, симметричным, жестким изгибом с амплитудой деформаций в центральной зоне образца 0,4% и частотой 85 Гц.

В качестве информативного параметра МШ использовали интегральную амплитуду СБ, полученных при одном акте перемагничивания материала и преобразованных после селекции и детектирования в пульсирующую ЭДС. Данный параметр, названный «уровнем МШ», регистрировали в процессе ис­пытаний периодически с помощью прибора ИТ-2 в центральной части пол­ностью разгруженного образца, на обеих его поверхностях. В отдельных случаях измерения проводили в нескольких сечениях по длине образца. До и после каждого измерения проверяли калибровку прибора на эталонном образце. В качестве результата измерения принимали среднее значение уровня МШ, полученное по трем замерам на каждой стороне образца. Влия­ние естественного разброса фонового шума на разных образцах исключа­ли, подсчитывая приращение МШ по отношению к исходному его уровню в данной точке. Испытания, как правило, прекращали после обнаружения при осмотре образца с помощью инструментального микроскопа МПБ-3 на одной из его сторон макротрещин.

Зависимость приращения МШ от числа циклов нагружения N аппроксимиро­вали методом наименьших квадратов полиномом второго порядка

На кривой (рисунок 1) можно выделить четыре характерных участка. В течение первых нескольких циклов нагружения (участок 1) наблюдается интенсив­ное нарастание уровня МШ. На участке 2, составляющем не более 15% общей долговечности  образца,  темп  нарастания  уровня МШ существенно снижается. В дальнейшем величина МШ  монотонно  возрастает  вплоть  до максимального значения (участок 3). Этот период составляет, как прави­ло, 80-90% общей долговечности и заканчивается резким спадом уровня МШ (участок 4).

Рисунок 1 — Зависимость приращения МШ от числа циклов нагружения N

С позиций механизма накопления повреждений и развития разрушения описанную кинетику МШ в процесе циклического нагружения образца можно, на наш взгляд, интерпретировать следующим образом. Существенное увели­чение уровня МШ на первых циклах нагружения может быть обусловлено де­формационным упрочнением материала. В пользу этого говорит и соотноше­ние предела текучести и предела прочности материала, близкое в данном случае к 0,7, что позволяет отнести его к циклически упрочняемым. Именно этим можно было бы объяснить и последующий спад в нарастании уровня МШ: снижение размаха деформаций в упрочненном материале умень­шает темп накопления повреждений, локализованных в поверхностных слоях металла. В дальнейшем накопление повреждений протекает монотонно вплоть до критического уровня, однако очевидно, что гипотеза их линей­ного суммирования в данном случае не справедлива. Точка перегиба на рассматриваемой кривой может свидетельствовать о качественном измене­нии механизма разрушения: циклическое повреждение материала переходит с микро- на макроуровень с образованием на поверхности первых уста­лостных трещин. Резкий спад уровня МШ на последней стадии испытаний можно объяснить значительным ухудшением условий перемагничивания мате­риала вследствие нарушения его физической сплошности в поверхностных слоях.

Подтверждением информативности параметров МШ в отношении процесса циклического повреждения материала может служить качественная корреля­ция между уровнем МШ и величиной максимальных напряжений на поверхности образца:  наибольшая  интенсивность  шума зафиксирована на наиболее нагруженном, а значит и наиболее циклически поврежденном участке мате­риала. Именно здесь во всех случаях возникали и развивались трещины.

Таким образом, наличие функциональной связи между параметрами МШ и степенью циклической поврежденности металла позволяет говорить о перспективности этого метода для целей диагностирования состояния от­ветственных конструкций из ферромагнитных материалов, работающих при циклических нагрузках, а также для прогнозирования их остаточного ре­сурса.

                                                   Литература

  1. Венгринович В.Л. Магнитошумовая структуроскопия. Минск: Наука и техника, 1991. 190 с.
  2. Ломаев Г.В., Малышев В.С., Дегтярев А.П. Обзор применения эф­фекта Баркгаузена в неразрушающем контроле. //Дефектоскопия. 1984,N3,с.15.
  3. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и практические применения. Перевод с японского. М.:Мир, 1987. 420 с.[schema type=»book» name=»ОСОБЕННОСТИ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ДЕФОРМИРУЕМЫХ КОНСТРУКЦИЙ» author=»Годунова Людмила Николаевна, Гончаров Алексей Васильевич, Воробьев Сергей Александрович, Решенкин Андрей Станиславович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-06-15″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]
Список литературы:


Записи созданы 9819

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх
slot thailand slot gacor 2023 slot dana jendralsmaya slot dana slot server luar demo slot slot deposit pulsa slot gacor slot terbaru slot terbaik slot deposit pulsa
404: Not Found