RU2469310C1 - Способ прогнозирования релаксационной стойкости тарельчатых пружин - Google Patents
Способ прогнозирования релаксационной стойкости тарельчатых пружин Download PDFInfo
- Publication number
- RU2469310C1 RU2469310C1 RU2011132601/28A RU2011132601A RU2469310C1 RU 2469310 C1 RU2469310 C1 RU 2469310C1 RU 2011132601/28 A RU2011132601/28 A RU 2011132601/28A RU 2011132601 A RU2011132601 A RU 2011132601A RU 2469310 C1 RU2469310 C1 RU 2469310C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- acoustic emission
- total
- loading
- pulses
- test sample
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 30
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims abstract description 14
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Использование: для неразрушающего контроля упругих элементов в виде тарельчатых пружин на стадии подготовки и в процессе эксплуатации изделия. Сущность: заключается в том, что выполняют кратковременное обжатие тарельчатых пружин с регистрацией сигналов акустической эмиссии и выдержку тарельчатых пружин при постоянной силе в течение длительного времени (до 72 часов) с регистрацией сигналов акустической эмиссии. Затем производится построение в графическом виде полученных закономерностей и установление на их анализе качественной оценки релаксационной стойкости тарельчатых пружин для их пригодности к длительному сроку эксплуатации. Технический результат: повышение достоверности данных по прогнозированию эксплуатационной надежности и долговечности тарельчатых пружин на основании показателей их релаксационной стойкости при длительном по времени нагружении испытуемой тарельчатой пружины до максимальной деформации с регистрацией сигналов акустической эмиссии. 4 ил.
Description
Настоящее изобретение относится к области испытаний материалов и изделий и касается способа неразрушающего контроля упругих элементов в виде тарельчатых пружин на стадии подготовки и в процессе эксплуатации изделия.
Известный способ обнаружения развивающихся усталостных трещин в изделии методом акустической эмиссии (SU №781690, G01N 29/04, опубл. 23.11.1980), который заключается в предварительном нагружении изделия до рабочей нагрузки, которое затем снимают на некоторое время для релаксации остаточных напряжений в вершине трещины. Затем осуществляют повторное являющееся контрольным нагружение до значения первоначальной нагрузки, в процессе которого принимают сигналы акустической эмиссии и по ним судят о развитии трещины.
Этот способ не обладает достаточной точностью, т.к. не позволяет обнаружить концентраторы напряжений малой величины, а также не дает четкого представления о развитии релаксационных процессов в материале конкретного изделия и изменения релаксации изделия в течение длительного периода эксплуатации.
Наиболее близким, принятым в качестве прототипа, является решение, описанное в RU №2210766, G01N 29/14, опубл. 20.08.2003) и касающееся способа проведения акустико-эмиссионного контроля с применением одноканальной аппаратуры. Этот способ заключается в том, что на поверхность объекта устанавливают преобразователи акустической эмиссии (ПАЭ), акустико-эмиссионный контроль проводят путем периодического опроса ПАЭ при помощи мультиплексора, подключенного к одноканальному прибору. Объект ступенчато нагружают пробной нагрузкой, превышающей рабочую нагрузку, предполагаемую для контролируемого изделия, выдерживают под ней и одновременно осуществляют последовательный опрос ПАЭ с периодом, не превышающим длительность серии сигналов акустической эмиссии (АЭ), сопровождающих развитие трещины. Длительность серии определяют при разрушении образца, изготовленного из материала, идентичного по химическому, фазовому и структурному составу материалу объекта, и толщиной, равной толщине стенок объекта, во время контроля регистрируют параметры сигналов АЭ и классифицируют источник сигналов АЭ по степени опасности.
В отличие от способа обнаружения развивающихся усталостных трещин по SU №781690 способ по RU №2210766 позволяет делать вывод об опасности развития трещины по параметру длительности серии, на также не дает представление о релаксационных процессах конкретного изделия на длительный период эксплуатации. Основным недостатком прототипа является проведение испытаний с изделиями с умышленно нанесенными дефектами из материала, идентичного по химическому, фазовому и структурному составу материалу объекта, и толщиной, равной толщине стенок объекта с последующей классификацией по степени опасности. А также многократное нагружение силой, превышающее рабочую нагрузку в процессе эксплуатации, что недопустимо в процессе контроля упругих элементов.
Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в проведении комплекса испытаний по кратковременному обжатию и выдержке при постоянной силе в течение длительного времени. Тарельчатая пружина (упругий элемент) нагружается до максимальной деформации с регистрацией сигналов АЭ (предусмотрено технологическим процессом изготовления). На основе полученных закономерностей суммарной акустической эмиссии от времени нагружения делается вывод о релаксационных свойствах тарельчатой пружины. Пружины, не прошедшие испытания, не допускаются к использованию в изделии в качестве элемента длительного применения, но могут использоваться в изделиях с коротким сроком эксплуатации.
Достигаемый при этом технический результат заключается в повышении достоверности данных по прогнозированию эксплуатационной надежности и долговечности тарельчатых пружин на основании показателей их релаксационной стойкости при длительном по времени нагружении испытуемой тарельчатой пружины до максимальной деформации с регистрацией сигналов акустической эмиссии.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе прогнозирования релаксационной стойкости тарельчатых пружин, заключающемся в нагружении испытуемого образца нагрузкой и регистрации сигналов акустической эмиссии в процессе нагружения, нагружение испытуемого образца проводят в два этапа, на первом из которых испытуемый образец в процессе кратковременного обжатия троекратно нагружают до максимальной деформации с регистрацией сигналов акустической эмиссии при каждом нагружении для установления зависимости
N1общ.<N2общ.>N3общ. и 
где N1общ. - общее количество импульсов суммарной акустической эмиссии, зарегистрированное в процессе первого кратковременного обжатия,
N2общ. - общее количество импульсов суммарной акустической эмиссии, зарегистрированное в процессе второго кратковременного обжатия,
N3общ. - общее количество импульсов суммарной акустической эмиссии, зарегистрированное в процессе третьего кратковременного обжатия,
на втором этапе осуществляют нагружение испытуемого образца постоянной нагрузкой до максимальной деформации и выдерживают этот образец при этой нагрузке до 72 часов с регистрацией сигналов акустической эмиссии для установления зависимости Nобщ.72≤Nпор,
Где Nобщ.72 - общее количество импульсов акустической эмиссии в процессе выдержки испытуемого образца при постоянной силе,
Nпор - пороговое значение импульсов акустической эмиссии,
а о недостаточной релаксационной стойкости испытуемого образца судят по невыполнению указанных зависимостей, полученных на первом и втором этапах нагружения.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 представлен эскиз тарельчатой пружины вид А на фиг.1;
фиг.2 - вид А на фиг.1;
фиг.3 - схема нагружения тарельчатой пружины в стенде с регистрацией сигналов акустической эмиссии;
фиг.4 - фотоснимок прибора акустической эмиссии «Локтон-2004».
Сущность изобретения состоит в способе прогнозирования релаксационной стойкости тарельчатых пружин на основе уровня сигналов акустической эмиссии (АЭ). Метод АЭ основан на регистрации и анализе акустических волн, возникающих в процессе пластической деформации и разрушения (роста трещин) контролируемых объектов. Это позволяет формировать адекватную оценку состояния объекта, основанную на реальном влиянии дефекта на объект. Метод АЭ-контроля обеспечивает обнаружение и регистрацию только развивающихся дефектов, что позволяет классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опасности, этот метод обладает весьма высокой чувствительностью к растущим дефектам - позволяет выявить в рабочих условиях приращение трещины порядка долей мм. При развитии дефекта, когда его размеры приближаются к критическому значению, амплитуда сигналов АЭ и темп их генерации резко увеличивается, что приводит к значительному возрастанию вероятности обнаружения такого источника АЭ.
Способ прогнозирования релаксационной стойкости тарельчатых пружин (ТП) заключается в регистрации сигналов АЭ в процессе кратковременного обжатия и выдержки ТП при постоянной силе в течение длительного времени (до 72 часов).
В процессе кратковременного обжатия тарельчатая пружина троекратно нагружается до максимальной деформации с регистрацией сигналов акустической эмиссии, в процессе выдержки при постоянной силе пружина нагружается до максимальной деформации и выдерживается при этой силе в течение длительного времени.
По завершении обжатий и выдержки строятся графические зависимости суммарной акустической эмиссии (N) от времени (t) для установления невыполнения закономерностей
N
1общ.
<N
2общ.
>N
3общ.
и
в процессе кратковременного обжатия, а также невыполнения закономерности Nобщ.72≤Nпор в процессе выдержки пружин при постоянной силе, где
N1общ. - общее количество импульсов суммарной АЭ, зарегистрированное в процессе первого обжатия;
N2общ. - общее количество импульсов суммарной АЭ, зарегистрированное в процессе второго обжатия;
N3общ. - общее количество импульсов суммарной АЭ, зарегистрированное в процессе третьего обжатия;
Nобщ.72 - общее количество импульсов АЭ в процессе выдержки ТП при постоянной силе,
Nпор - пороговое значение импульсов АЭ говорит о недостаточной релаксационной стойкости пружины.
На фигуре 1 изображен эскиз тарельчатой пружины с основными геометрическими параметрами, где D1 - наружный диаметр пружины, D2 - внутренний диаметр пружины, t - толщина стенки пружины, t1 - толщина пружины с опорной плоскостью, S3 - максимальная деформация, l0 - высота пружины, α - угол между поверхностью «А» и осью симметрии детали, β - угол между поверхностью «Б» и осью симметрии детали.
На фиг.2 изображена схема нагружения тарельчатой пружины в стенде с регистрацией сигналов акустической эмиссии. Эта система 1 акустической эмиссии подключена к персональному компьютеру 2 с установленным специальным программным обеспечением. Датчик акустической эмиссии 3 устанавливается на тарельчатую пружину 4 (датчик акустической эмиссии 3 устанавливается на верхнюю кромку пружины), которая в свою очередь находится в приспособлении для силового нагружения, состоящем из основания со стержнем 5, прижимной трубы 6 и прижимной плиты 7.
На фиг.3 изображен фотоснимок прибора акустической эмиссии «Локтон-2004».
На фотоснимке представлен основной электронный блок системы акустической эмиссии, внешний усилитель, датчик регистрации сигналов, магнитный прижим. Прибор «Локтон-2004» применяется для регистрации и измерения сигналов акустической эмиссии с целью поиска дефектов в трубопроводах, сосудах давления, резервуарах, деталях и узлах машин и механизмов с шероховатостью поверхности в местах установки преобразователей акустической эмиссии (ПАЭ) не более 40 мкм, радиусом кривизны в местах установки ПАЭ не менее 100 мм, скоростью распространения акустического сигнала АЭ 1000…6000 м/с, затуханием акустического сигнала в зоне контроля, соответствующей расстоянию между ПАЭ, не более 70 дБ. Диапазон измерения амплитуды сигнала АЭ 0,3 мВ…10 В (4…100 дБ) (http://www.ooo-pribor.ru/equipment/id23026/).
Разработанный способ позволяет повысить качество получаемых изделий на стадии подготовки к эксплуатации, так как обнаруживает дефектные пружины до момента их ввода в эксплуатацию. Разработанный метод относится к неразрушающим методам контроля изделий. Существующая методика оценки релаксационной стойкости предполагает проверку лишь выборочной группы пружин из партии. На основе этой оценки делается вывод о релаксационной стойкости всей партии. Разработанный метод позволяет контролировать каждую пружину изготовленной партии.
Claims (1)
- Способ прогнозирования релаксационной стойкости тарельчатых пружин, заключающийся в нагружении испытуемого образца нагрузкой и регистрации сигналов акустической эмиссии в процессе нагружения, отличающийся тем, что нагружение испытуемого образца проводят в два этапа, на первом из которых испытуемый образец в процессе кратковременного обжатия троекратно нагружают до максимальной деформации с регистрацией сигналов акустической эмиссии при каждом нагружении для установления зависимости Nloбщ.>N2oбщ.>N3oбщ. и
где N1общ. - общее количество импульсов суммарной акустической эмиссии, зарегистрированное в процессе первого кратковременного обжатия,
N2общ. - общее количество импульсов суммарной акустической эмиссии, зарегистрированное в процессе второго кратковременного обжатия,
N3общ. - общее количество импульсов суммарной акустической эмиссии, зарегистрированное в процессе третьего кратковременного обжатия,
на втором этапе осуществляют нагружение испытуемого образца постоянной нагрузкой до максимальной деформации и выдерживают этот образец при этой нагрузке до 72 ч с регистрацией сигналов акустической эмиссии для установления зависимости Нобщ.72≤Nпор,
где Нобщ.72 - общее количество импульсов акустической эмиссии в процессе выдержки испытуемого образца при постоянной силе,
Nпop - пороговое значение импульсов акустической эмиссии,
а о недостаточной релаксационной стойкости испытуемого образца судят по невыполнению указанных зависимостей, полученных на первом и втором этапах нагружения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011132601/28A RU2469310C1 (ru) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Способ прогнозирования релаксационной стойкости тарельчатых пружин |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011132601/28A RU2469310C1 (ru) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Способ прогнозирования релаксационной стойкости тарельчатых пружин |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2469310C1 true RU2469310C1 (ru) | 2012-12-10 |
Family
ID=49255834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011132601/28A RU2469310C1 (ru) | 2011-08-03 | 2011-08-03 | Способ прогнозирования релаксационной стойкости тарельчатых пружин |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2469310C1 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747473C1 (ru) * | 2020-04-03 | 2021-05-05 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Про Феррум" | Способ прогнозирования стойкости к циклическим нагрузкам пластинчатых и тарельчатых пружин из рессорно-пружинной стали |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51149081A (en) * | 1975-05-16 | 1976-12-21 | Hitachi Ltd | Strength testing device of chain-like metal strip |
| JPS6391557A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-22 | Onoda Cement Co Ltd | コンクリ−ト構造部材の強度並びに破壊靭性の現場測定方法 |
| SU1728786A1 (ru) * | 1990-05-21 | 1992-04-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Электроэнергетики | Способ акустико-эмиссионного контрол трещинообразовани в изделии |
| RU2204817C1 (ru) * | 2001-09-28 | 2003-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ФФПК МЕЛАКС" | Способ определения технического состояния материалов элементов конструкции |
| RU2210766C1 (ru) * | 2001-12-21 | 2003-08-20 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого | Способ проведения акустико-эмиссионного контроля с применением одноканальной аппаратуры |
| RU2348917C2 (ru) * | 2006-10-30 | 2009-03-10 | Производственное, научно-исследовательское и проектно-конструкторское учреждение "Венчур" (ПНИПКУ "Венчур") | Способ определения остаточного ресурса изделия |
-
2011
- 2011-08-03 RU RU2011132601/28A patent/RU2469310C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51149081A (en) * | 1975-05-16 | 1976-12-21 | Hitachi Ltd | Strength testing device of chain-like metal strip |
| JPS6391557A (ja) * | 1986-10-07 | 1988-04-22 | Onoda Cement Co Ltd | コンクリ−ト構造部材の強度並びに破壊靭性の現場測定方法 |
| SU1728786A1 (ru) * | 1990-05-21 | 1992-04-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Электроэнергетики | Способ акустико-эмиссионного контрол трещинообразовани в изделии |
| RU2204817C1 (ru) * | 2001-09-28 | 2003-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ФФПК МЕЛАКС" | Способ определения технического состояния материалов элементов конструкции |
| RU2210766C1 (ru) * | 2001-12-21 | 2003-08-20 | Военная академия Ракетных войск стратегического назначения им. Петра Великого | Способ проведения акустико-эмиссионного контроля с применением одноканальной аппаратуры |
| RU2348917C2 (ru) * | 2006-10-30 | 2009-03-10 | Производственное, научно-исследовательское и проектно-конструкторское учреждение "Венчур" (ПНИПКУ "Венчур") | Способ определения остаточного ресурса изделия |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2747473C1 (ru) * | 2020-04-03 | 2021-05-05 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Про Феррум" | Способ прогнозирования стойкости к циклическим нагрузкам пластинчатых и тарельчатых пружин из рессорно-пружинной стали |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8826738B2 (en) | Method and apparatus for measuring the structural integrity of a safe-life aircraft component | |
| US7546769B2 (en) | Ultrasonic inspection system and method | |
| US10001457B2 (en) | Performance curve generation for non-destructive testing sensors | |
| US8316712B2 (en) | Quantitative acoustic emission non-destructive inspection for revealing, typifying and assessing fracture hazards | |
| RU2002120198A (ru) | Способ и устройство для контроля или проверки тонкого материала | |
| CN111344565A (zh) | 具有耦接验证的超声测试检查 | |
| RU2525320C1 (ru) | Способ оперативного определения качества микроструктуры титанового сплава упругого элемента | |
| CN110568083A (zh) | 一种针对钢材腐蚀疲劳损伤在线监测的声发射检测方法 | |
| RU2469310C1 (ru) | Способ прогнозирования релаксационной стойкости тарельчатых пружин | |
| Mandache et al. | Considerations on structural health monitoring reliability | |
| Tan et al. | Structural health monitoring of bridges using acoustic emission technology | |
| CN111208201B (zh) | 无机非金属板破坏强度无损检测方法、装置及存储介质 | |
| JP7425409B2 (ja) | 損傷評価装置及び損傷評価方法 | |
| CN101509898A (zh) | 一种利用超声波确定高温高压构件使用寿命和可靠度的方法 | |
| CA3100826C (en) | Condition monitoring of ultrasonic transducers and probes | |
| RU2545321C1 (ru) | Способ неразрушающей оценки критических изменений технического состояния металла | |
| Cobb et al. | Ultrasonic structural health monitoring: a probability of detection case study | |
| Zhitluhina et al. | Characterisation of steels with microdefects using a laser interferometry technique | |
| JP2022529559A (ja) | ファインセラミックの曲げ強度の非破壊検査方法、装置および記憶媒体 | |
| Carboni et al. | A preliminary feasibility analysis about the structural health monitoring of railway concrete sleepers by acoustic emission and digital image correlation | |
| RU2816673C1 (ru) | Способ выявления скрытых дефектов в композиционных материалах методом стоячих волн | |
| CN110806443A (zh) | 一种基于自组织统计模型的钢板裂纹评估方法 | |
| RU2816129C1 (ru) | Способ дифференциальной оценки стадий поврежденности изделия, выполненного из композитного материала | |
| RU2747473C1 (ru) | Способ прогнозирования стойкости к циклическим нагрузкам пластинчатых и тарельчатых пружин из рессорно-пружинной стали | |
| RU2167420C2 (ru) | Способ определения времени возникновения предразрывного состояния нагруженного материала |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140804 |