CC BY
14
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
разностных уравнений. М. : Машиностроение, 2009. 344 с.
5. Семёнычев В. К. Идентификация экономической динамики на основе моделей авторегрессии. Самара : АНО «Изд-во СНЦ РАН», 2004. 243 с.
6. Байков И. Р., Галлямов А. К. Математические модели в трубопроводном транспорте нефти и газа. Уфа : УНИ, 1991. 69 с.
7. Никифоров И. В. Последовательное обнаружение изменения свойств временных рядов. М. : Наука, 1983. 199 с.
8. Обнаружение изменения свойств сигналов и динамических систем / под ред. М. Бассвиль, А. Банвениста. М. : Мир, 1989. 278 с.
9. Орлов А. И. Сертификация и статистические методы : обобщающая ст. // Заводская лаборатория. 1997. Т. 63, № 3, С. 55-62.
10.Panyukov A. V., Tyrsin A. N. Stable Parametric Identification of Vibratory Diagnostics Objects // Journal of Vibroengineering. 2008, vol. 10, № 2, Р.142-146.
11.Биргер И. А. Техническая диагностика. М. : Машиностроение, 1978. 241 с.
12.Айвазян С. А., Енюков И. С., Мешалкин Л. Д. Прикладная статистика: Исследование зависимостей. М. : Финансы и статистика, 1985. 488 с.
13.Тырсин А. Н. Робастное построение регрессионных зависимостей на основе обобщенного метода наименьших модулей // Записки научн. семинаров ПОМИ. 2005. Т. 328. С.236-250.
14.Хьюбер П. Робастность в статистике. М. : Мир, 1984. 304 с.
15.Соколов Л. А., Тырсин А. Н., Максимов К. Е. Использование робастных методов оценивания стохастических моделей временных рядов в задачах диагностики // Математика, ее приложения и математическое образование : материалы IV Междунар. конф. Ч.2. Улан-Удэ : Изд-во ВСГТУ, 2011. С. 72-76.
16.Мудров В. И., Кушко В. Л. Методы обработки измерений. Квазиправдоподобные оценки. М. : Радио и связь, 1983. 304 с.
УДК 621.002.56
Степанов Максим Александрович,
соискатель кафедры «Прикладная механика» ИрГУПС, (3952) 638-343, 338-343, e-mail: Stepanov_MA@irgups.ru
СПОСОБ МАГНИТНОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ ФЕРРОМАГНИТНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, НАХОДЯЩИХСЯ В НАПРЯЖЕННОМ СОСТОЯНИИ
M.A. Stepanov
METHOD OF MAGNETIC INSPECTION OF FERROMAGNETIC
STRUCTURES UNDER TENSION
Аннотация. Разработан способ магнитной дефектоскопии ферромагнитных конструкций, находящихся в напряженном состоянии. Может применяться на транспорте и в промышленности непосредственно в процессе эксплуатации конструкций, находящихся под нагрузкой, изготовленных из однородного ферромагнитного материала и имеющих симметричную форму профилей сечений.
Ключевые слова: магнитная дефектоскопия, напряженное состояние конструкций, ферромагнитные конструкции.
Abstract. The way of magnetic inspection of ferromagnetic structures that are in tension. Can be used in transport and industry directly in the operation of loaded structures made of a homogeneous ferromagnetic material and having a symmetrical shape profiles sections.
Keywords: magnetic particle inspection, the state of stress constructive functions, ferromagnetic structures.
Автором статьи в соавторстве был разработан способ магнитной дефектоскопии изделий в напряженном состоянии (в дальнейшем способ) и получен патент на изобретение РФ [1]. Основные предпосылки разработки способа и его суть можно изложить в следующем виде.
Способ относится к области магнитной дефектоскопии в промышленности и на транспорте, в частности может быть использован при дефектоскопии в процессе эксплуатации изделий, находящихся под нагрузкой, изготовленных из однородного ферромагнитного материала и имеющих симметричную форму профилей сечений, например рельсов, металлических профилей, осей, трубопроводов и т. д.
Известен способ магнитной дефектоскопии [2], заключающийся в определении дефектов, вызванных неоднородностью материала или нарушением формы профиля, возникших при изготовлении изделия или при его эксплуатации, при этом о дефекте изделия судят по величине и месторас-
Информатика, вычислительная техника и управление. Приборостроение. Метрология. Информационно-измерительные приборы и системы
положению магнитных аномалий, регистрируемых при отклонении линии нуля напряженности магнитного поля от плоскости, положение которой нормируется по эталонному образцу. При этом, под понятием «неоднородность» подразумевается наличие разрывов (пустот, раковин) в сплошности структуры однородного по химическому составу и физическим свойствам ферромагнитного изделия. К «неоднородностям» такого рода могут быть отнесены зоны сечений в изделии, в которых в процессе эксплуатации возникают напряжения сжатия, растяжения, сдвига, являющиеся предпосылкой разрушения изделия при превышении допускаемых значений этих напряжений или вследствие усталости материала. Известный способ [2] регистрирует факт состоявшегося разрушения, не предлагая средств для предупреждения развития процесса роста местных напряжений в изделии и накопления местной усталости материала.
Техническое решение, позволяющее устранить этот недостаток, разработано с учетом известных сведений о взаимозависимости напряженного состояния и сопутствующих его появлению изменениях магнитных свойств объекта наблюдения: возникновении в нем магнитных аномалий в зонах присутствия местных механических напряжений. В частности, эта взаимозависимость проявляется в эффекте Виллари [3], согласно которому появление или изменение местных напряжений в локальных зонах сечений намагниченных изделий из ферромагнитного материала изменяет величину намагниченности материала в этих зонах.
Предлагаемый способ решает задачу обнаружения в процессе эксплуатации зон возникновения и роста местных напряжений (растяжения, сжатия, сдвига), предшествующих разрушению, в том числе от накопления усталости материала, в сечениях ферромагнитных изделий, находящихся под действием постоянной или переменной нагрузки.
Согласно способу, для изделий из ферромагнитного материала, намагниченных с образованием полюсов магнитного поля симметричного относительно геометрии профиля на оси симметрии профилей сечений по всей длине объекта наблюдения, эта задача решается тем, что об изменениях значений местных напряжений в зонах сечений судят по изменению величины магнитной индукции в попарно симметричных точках сечений на границах объекта. При этом по сравниваемым значениям индукции в указанных точках судят о наличии и характере напряженного состояния в зонах сечения; сравнение этих значений с данными, полученными по эталонным образцам, дает возможность судить об опасности превышения допускаемых напряжений и о нарастании усталостных процессов в материале объекта наблю-
дения. Информация о проявлениях напряженного состояния изделий может накапливаться для создания базы данных, служащей для прогнозирования развития усталостных процессов в материале изделия в ходе эксплуатации.
Способ реализуется следующим образом: производим намагничивание исследуемого объекта (с помощью постоянных магнитов или путем пропускания тока по объекту) с целью получения симметричного магнитного поля относительно геометрии профиля таким образом, чтобы получить два явно выраженных магнитных полюса на выбранной оси симметрии профиля сечения объекта. Разрешающей способностью магнитометра, привлекаемого к измерениям величины магнитной индукции, определяется потребная степень намагничивания или остаточная напряженность магнитного поля. Длина участка намагничивания исследуемого объекта выбирается таким образом, чтобы в зоне работы датчика магнитометра было получено однородное магнитное поле, отвечающее чувствительности средств измерения. Значения магнитной индукции в выбранных для исследования попарно симметричных точках профиля сечения на границах объекта наблюдения измеряются и передаются на устройство сравнения или обрабатываются вручную.
Технический результат реализации способа заключается в возможности обеспечения оперативного выявления и оценки местных напряжений в материале конструкций с помощью стационарных и мобильных технических средств. При этом опасные значения напряжений, возникающих в процессе эксплуатации, могут быть определены непосредственно в момент их проявления.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Пат. №2441227 Российская Федерация, RU 2 441 227 C1, МПК G01N 27/72 (2006.1). Способ магнитной дефектоскопии изделий в напряжённом состоянии / Степанов А.П., Мило-ванов А.И., Степанов М.А. ; заявитель и патентообладатель Иркут. гос. ун-т путей сообщен. № 2010121417/28, заявл. 26.05.2010, опубл. 27.01.2012, Бюл. № 3. 3 с.
2. Пат. №2387983 Российская Федерация, RU 2 387 983 C1, МПК G01N 27/82 (2006.01). Способ магнитной дефектоскопии / Степанов А.П., Степанов М.А., Милованов А.И., Саломатов В.Н., Лопатин М.В. ; заявитель и патентообладатель Иркут. гос. ун-т путей сообщен. № 2008143039/28, заявл. 29.10.2008, опубл. 27.04.2010, Бюл. № 12. 5 с. : ил.
3. Allphysics.ru. Физика для всех : сайт. 2012. URL: http://www/allphysics.ru (Дата обращения 15.08.2012)
