Delist.ru

Комплексные методы и средства контроля и диагностики металлических конструкций (25.08.2007)

Автор: Гордиенко Валерий Евгеньевич

ГОРДИЕНКО ВАЛЕРИЙ ЕВГЕНЬЕВИЧ

КОМПЛЕКСНЫЕ МЕТОДЫ И СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.02.11 –

Методы контроля и диагностика в машиностроении

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Санкт-Петербург – 2007

Работа выполнена в ГОУ ВПО "Санкт-Петербургский государствен-ный архитектурно-строительный университет" (СПбГАСУ).

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

ПАВРОС Сергей Константинович,

доктор технических наук, профессор

КАРЯКИН Юрий Евгеньевич,

доктор технических наук, доцент

ДАВИДЕНКО Вячеслав Михайлович.

Ведущая организация: ОАО «Радиоавионика» (С.-Петербург).

Защита состоится 06 ноября 2007 г. в 14 час. 00 мин. на заседании диссертационного совета Д.212.244.01 при ГОУ ВПО "Северо-Западный государственный заочный технический университет" (СЗТУ) по адресу: 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д. 5, 301 ауд.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Северо-Западного государственного заочного технического университета (Санкт-Петербург).

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатью, просим направлять по адресу: 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д. 5.

Автореферат разослан 01 октября 2007 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д.212.244.01 ИВАНОВА И.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы и направленность исследований. Проблема обеспечения надежной и безопасной работы металлических конструкций (МК) с каждым годом становится все более актуальной, так как их старение значительно опережает темпы технического перевооружения. Так, в 2000 году износ действующих в России фондов достиг 42,2 % при коэффициенте обновления 1,2 % по сравнению с 5,8 % в 1990 г. и 8,2 % в 1980 г., при этом до 60...80 % металлических конструкций выработали проектные сроки эксплуатации.

В реальных условиях эксплуатации металлические конструкции подвергаются воздействию не только статических, динамических, циклических нагрузок и низких температур, но и различных по степени агрессивности коррозионных сред, которые приводят к изменению геометрических характеристик конструкций и физико-механических свойств металла. Кроме того, в элементах и узлах конструкций всегда присутствуют дефекты, полученные при изготовлении, транспортировке, монтаже и эксплуатации, способствующие появлению локальных зон концентрации напряжений (КН), наиболее опасные из которых могут привести к разрушению конструкций.

Учесть все эти факторы расчетными методами не всегда представляется возможным, так как результаты оценки действующих внутренних напряжений в эксплуатирующихся конструкциях с помощью расчетов в ряде случаев значительно расходятся из-за неопределенностей в исходных данных, упрощения расчетной схемы конструкций, выбора методик расчета и изменяющихся условий эксплуатации.

При диагностике технического состояния металлических конструкций все большее внимание уделяется неразрушающим методам контроля, при этом одним из наиболее важных контролируемых параметров является величина внутренних напряжений, определение которой представляет собой достаточно сложную научно-техническую проблему. Поэтому разработке новых неразрушающих методов и методик определения внутренних напряжений в диагностических центрах мира уделяется большое внимание. Проблема определения внутренних напряжений осложняется при работе конструкции в сложном напряженном состоянии, неизвестных механической, химической и структурной предысториях металла, при наличии опасных зон концентрации напряжений.

В настоящее время для оценки внутренних напряжений разрабатываются и совершенствуются, в основном, магнитные, тепловые и рентгеновские методы. Наибольшее применение находят магнитные методы, использующие эффект магнитоупругости, с намагничивающими устройствами и без них. Одним из перспективных методов, реализующих этот эффект, является метод магнитной памяти металла (МПМ), основанный на регистрации магнитных полей рассеяния, возникающих на поверхности металлических конструкций в слабом магнитном поле Земли (область Рэлея) в процессе их изготовления и эксплуатации.

В связи с вышесказанным, исследования, посвященные оценке действительного напряженно-деформированного состояния (НДС) МК на основе расширения возможностей методов и средств контроля и диагностики, выявления закономерностей изменения магнитоупругих свойств малоуглеродистых и низколегированных сталей, разработки новых способов и методик, способствующих повышению степени достоверности результатов измерений в целом, представляются актуальными.

Целью диссертационной работы является повышение надежности и долговечности металлических конструкций путем выявления действительного НДС МК на основе научно-обоснованного подхода к комплексному применению методов и средств контроля и диагностики.

Задачи исследований. Для достижения поставленной цели в диссертационной работе обоснованы и поставлены следующие научно-технические задачи:

Провести анализ существующих методов и средств неразрушающего контроля, диагностики и оценки напряженно-деформированного состояния металлических конструкций.

Исследовать влияние различных факторов при деформационной, деформационно-термической и термической обработках на формирование микроструктуры с заданной степенью дисперсности в малоуглеродистых и низколегированных сталях и разработать способы ее магнитного контроля.

Провести комплексные экспериментальные исследования по оценке влияния внутренних напряжений на изменение напряженности магнитного поля рассеяния в сталях с различным химическим составом и структурным состоянием в условиях малоциклового упруго-пластическом деформирования, с разработкой графических и аналитических регрессионных зависимостей.

Рассмотреть процессы намагничивания ферромагнитных материалов в слабом магнитном поле Земли (область Рэлея) при их упруго-пластическом деформировании и предложить механизм, объясняющий эти процессы.

Разработать способы определения действующих внутренних напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов с использованием эффекта магнитоупругости метода магнитной памяти металла.

Разработать комплексную экспериментально-расчетную методику выявления действительного НДС МК, учитывающую структуру и химический состав металла, структурную неоднородность сварных соединений, а также влияние коррозионных повреждений, с элементами моделировании кинетики их развития.

Разработать способы усиления сварных соединений и элементов металлических конструкций за счет направленного изменения микроструктуры металла в локальных зонах концентрации напряжений термической обработкой с последующим магнитным контролем дисперсности формируемой микроструктуры.

Обосновать применение постоянного и периодического магнитного мониторинга и разработать методику контроля напряженно-деформированного состояния металлических конструкций в зонах концентрации напряжений.

Методы исследования. Все задачи диссертационных исследований эффективно решены на основе применения апробированных и корректных методов: механических испытаний, металлографического анализа, термической обработки сталей, магнитной диагностики, а также численных методов расчета, математического моделирования и прикладной статистики и интерпретации статистических данных (планирование экспериментов, описательная статистика, проверка статистических гипотез, измерительный анализ, регрессионный анализ). При оценке работы реальных конструкций использовались экспериментальные данные, полученные на образцах и крупномасштабных моделях.

загрузка...