|
DOI: 10.14489/td.2021.07.pp.014-023
Степанова Л. Н., Курбатов А. Н., Кабанов С. И., Тенитилов Е. С., Кожемякин В. Л., Чернова В. В.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ СЖАТИЯ В РЕЛЬСЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭФФЕКТА АКУСТОУПРУГОСТИ И ТЕНЗОМЕТРИИ
(c.14-23)
Аннотация. Разработана методика контроля напряжения сжатия в рельсе и в образце из стали 20 с использованием эффекта акустоупругости и тензометрии. На противоположные стороны рельса и образца наклеивали проволочные тензодатчики. Измерения, запись и обработку тензометрической информации осуществляли сертифицированной микропроцессорной тензометрической системой ММТС-64.01 класса точности 0,2. Для контроля напряжения сжатия использовали разработанную быстродействующую микропроцессорную ультразвуковую (УЗ) систему «Акуст-1», работающую на основе эффекта акустоупругости. Угол ввода УЗ-колебаний, равный 18, позволял в исследуемом объекте возбуждать продольные, поперечные и трансформированные волны. Нагружение рельса и стального образца осуществляли 250-тонным прессом ПСУ-250. Для контроля сжимающих напряжений использовали продольные и трансформированные УЗ-волны. Выполнен сравнительный анализ экспериментальных и расчетных зави-симостей напряжений сжатия от нагрузки, полученных акустическим, тензо-метрическим и расчетным методами. Достоверность экспериментальных и расчетных результатов контролировали тензометрической системой ММТС-64.01.
Ключевые слова: рельс, ультразвук, акустоупругость, пьезоэлектрический преобразователь, тензодатчик, тензометрия, напряжение сжатия.
Stepanova L. N., Kurbatov A. N., Kabanov S. I., Tenitilov E. S., Kojemyakin V. L., Chernova V. V.
DETERMINATION OF THE COMPRESSIVE STRESS OF A RAIL USING THE EFFECT OF ACOUSTOELASTICITY AND STRAIN GAUGE
(pp. 14-23)
Abstract. A method for monitoring the compression stress in a rail and a sample made of steel 20 using the effect of acoustoelasticity and strain gauge has been developed. Wire load cells were pasted to the opposite sides of the rail and the sample. Measurements, recording and processing of strain gauge information was carried out by a certified microprocessor strain gauge system MMTS-64.01 with accuracy class 0.2. To control the compression stress, the developed microprocessor-based ultrasonic system “Akusto-1” was used, which operates on the basis of the acoustoelasticity effect. The angle of input of ultrasonic vibrations, equal to 18°. This allowed to excite longitudinal, transverse and transformed waves in the object. Compressive stresses in the rail and steel sample were carried out by 250-ton loading machine “PSY-250”. Longitudinal and transformed ultrasonic waves were used to control compressive stresses. A comparative analysis of the experimental and calculated dependences of compressive stresses on the load obtained by acoustic, tensometric and computational methods is performed. The reliability of the experimental and calculated results was controlled by a certified microprocessor strain gauge system MMTS-64.01.
Keywords: rail, ultrasound, acoustoelasticity, piezoelectric transducer, load cell, strain gauge, compressive stress.
Л. Н. Степанова (ФГУП «Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С. А. Чаплыгина», Новосибирск, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
А. Н. Курбатов (ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет путей сообщения», Новосибирск, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
С. И. Кабанов (ФГУП «Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С. А. Чаплыгина», Новосибирск, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Е. С. Тенитилов (ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет путей сообщения», Новосибирск, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
В. Л. Кожемякин (ФГУП «Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С. А. Чаплыгина», Новосибирск, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
В. В. Чернова (ФГБОУ ВО «Сибирский государственный университет путей сообщения», Новосибирск, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
L. N. Stepanova (FSUE “Siberian Aeronautical Research Institute named after S. A. Chaplygin”, Novosibirsk, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
A. N. Kurbatov (Siberian Transport University (STU), Novosibirsk, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
S. I. Kabanov (FSUE “Siberian Aeronautical Research Institute named after S. A. Chaplygin”, Novosibirsk, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
E. S. Tenitilov (Siberian Transport University (STU), Novosibirsk, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. L. Kojemyakin (FSUE “Siberian Aeronautical Research Institute named after S. A. Chaplygin”, Novosibirsk, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. V. Chernova (Siberian Transport University (STU), Novosibirsk, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
1. Муравьев В. В., Волкова Л. В., Платунов А. В., Байтеряков А. В. Акустические методы оценки структурного и напряженно-деформированного состояния рельсов // Сварка и диагностика: сб. докл. междунар. форума. Екатеринбург: УрФУ, 2015. С. 285 – 290.
2. Муравьев В. В., Тапков К. А. Оценка напряженно-деформированного состояния рельсов при изготовлении // Приборы и методы измерений. 2017. Т. 8, № 3. С. 263 – 270.
3. Бобренко В. М., Брандис М. П., Бобров В. Т., Тарабрин В. Ф. Контроль термонапряжений в железнодорожных рельсах методом акустической тензометрии // В мире НК. 2018. Т. 21, № 3. С. 73 – 76.
4. Бобренко В. М., Бобров В. Т., Гульшин А. В. Анализ нагруженности разъемных соединений акустическим методом // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2014. № 7. С. 60 – 66.
5. Murav’ev V. V., Volkova L. V., Platunov A. V., Kulikov V. A. An electromagnetic-acoustic method for studying stress-strain states of rails // Russian Journal of Nondestructive Testing. 2016. V. 52, No. 7. С. 370 – 376.
6. Степанова Л. Н., Курбатов А. Н., Тенитилов Е. С. Определение продольных напряжений в рельсах с использованием эффекта акустоупругости и тензометрии // Вестник РГУПС. 2016. № 3. С. 104 – 111.
7. Степанова Л. Н., Курбатов А. Н., Тенитилов Е. С. Исследование продольных напряжений в рельсах с использованием эффекта акустоупругости на действующем участке железнодорожного пути // Контроль. Диагностика. 2019. № 2. С. 14 – 21.
8. Пат. РФ 2723 146. СПК G 01 N 29/04. Ультразвуковой способ определения механических напряжений в рельсах и устройство для его осуществления / Л. Н. Степанова, С. И. Кабанов, С. А. Бехер и др.; опубл. 09.06.2020 // Бюл. 2020. № 16.
9. Пат. РФ 2 619 842. МПК G 01 N 29/07. Ультразвуковой способ определения механических напряжений в рельсах / Л. Н. Степанова, А. Н. Курбатов, Е. С. Тенити¬лов; опубл. 18.05.2017 // Бюл. 2017. № 14.
10. Пат. РФ 2655 993. МПК G 01 N 29/04. Ультразвуковой способ определения внутренних механических напряжений / Л. Н. Степанова, А. Н. Курбатов, Е. С. Тени¬тилов; опубл. 30.05.2018 // Бюл. 2018. № 16.
11. Пат. РФ 2723148. СПК G 01 N 29/04. Ультразвуковой способ определения внутренних механических напряжений в рельсах / Л. Н. Степанова, А. Н. Курбатов; опубл. 09.06.2020 // Бюл. 2020. № 16.
12. Gokhale S., Hurlebaus S. Monitoring of the stress free temperature in rails using the acoustoelastic effect // Review of Quanatauve Nondestructive Evaluation. 2008. V. 27. P. 1368 – 1373.
13. Vangi D., Virga A. A practical application of ultrasonic thermal stress monitoring in continuous welded rails // Experimental mechanics. 2007. V. 47. P. 617 – 623.
14. Gokhale S. Determination of applied stresses in rails using the acoustoelastic effect of ultrasonic waves. College Statuon: Texas A & M University, 2007. 112 p.
15. Reale S., Pezzati A, Vangi D, Rizzo L. Thermic tensity monitoring with ultrasonic technique in the long-welded rails // Ingegneria Ferroviaria. 2005. V. 60. No. 12. P. 991 – 998.
16. Анисимов В. А., Каторгин Б. И., Куценко А. Н. и др. Акустическая тензометрия // Неразрушающий контроль: cправочник: в 8 т. / под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 4. Кн. 1. 2-е изд., дораб. М.: Машиностроение, 2006. 736 с.
17. Тензометрия в транспортном машиностроении / А. Н. Серьезнов, Л. Н. Степанова, С. И. Кабанов [и др.]. Новосибирск: Наука, 2014. 272 с.
1. Murav'ev V. V., Volkova L. V., Platunov A. V., Bayteryakov A. V. (2015). Acoustic methods for assessing the structural and stress-strain state of rails. Welding and diagnostics: collection of reports of the international forum, pp. 285 – 290. Ekaterinburg: UrFU. [in Russian language]
2. Murav'ev V. V., Tapkov K. A. (2017). Assessment of the stress-strain state of rails during manufacturing. Pribory i metody izmereniy, Vol. 8, (3), pp. 263 – 270. [in Russian language]
3. Bobrenko V. M., Brandis M. P., Bobrov V. T., Tarabrin V. F. (2018). Control of thermal stresses in railway rails by the method of acoustic tensometry. V mire NK, Vol. 21, (3), pp. 73 – 76. [in Russian language]
4. Bobrenko V. M., Bobrov V. T., Gul'shin A. V. (2014). Analysis of the loading of detachable joints by the acoustic method. Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov, (7), pp. 60 – 66. [in Russian language]
5. Murav’ev V. V., Volkova L. V., Platunov A. V., Kulikov V. A. (2016). An electromagnetic-acoustic method for studying stress-strain states of rails. Russian Journal of Nondestructive Testing, Vol. 52, (7), pp. 370 – 376.
6. Stepanova L. N., Kurbatov A. N., Tenitilov E. S. (2016). Determination of longitudinal stresses in rails using the effect of acoustoelasticity and tensometry. Vestnik RGUPS, (3), pp. 104 – 111. [in Russian language]
7. Stepanova L. N., Kurbatov A. N., Tenitilov E. S. (2019). Investigation of longitudinal stresses in rails using the effect of acoustoelasticity on an existing section of a railway track. Kontrol'. Diagnostika, (2), pp. 14 – 21. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2019.02.pp.014-021
8. Stepanova L. N., Kabanov S. I., Bekher S. A. et al. (2020). Ultrasonic method for determining mechanical stresses in rails and a device for its implementation. Ru Patent No. 2723 146. Russian Federation. [in Russian language]
9. Stepanova L. N., Kurbatov A. N., Tenitilov E. S. (2017). Ultrasonic method for determining mechanical stresses in rails. Ru Patent No. 2 619 842. Russian Federation. [in Russian language]
10. Stepanova L. N., Kurbatov A. N., Tenitilov E. S. (2018). Ultrasonic method for determining internal mechanical stresses. Ru Patent No. 2655 993. Russian Federation. [in Russian language]
11. Stepanova L. N., Kurbatov A. N. (2020). Ultrasonic method for determining internal mechanical stresses in rails. Ru Patent No. 2723148. Russian Federation. [in Russian language]
12. Gokhale S., Hurlebaus S. (2008). Monitoring of the stress free temperature in rails using the acoustoelastic effect. Review of Quanatauve Nondestructive Evaluatio, Vol. 27, pp. 1368 – 1373.
13. Vangi D., Virga A. (2007). A practical application of ultrasonic thermal stress monitoring in continuous welded rails. Experimental mechanics, Vol. 47, pp. 617 – 623.
14. Gokhale S. (2007). Determination of applied stresses in rails using the acoustoelastic effect of ultrasonic waves. College Statuon: Texas A & M University.
15. Reale S., Pezzati A, Vangi D, Rizzo L. (2005). Thermic tensity monitoring with ultrasonic technique in the long-welded rails. Ingegneria Ferroviaria, Vol. 60, (12), pp. 991 – 998.
16. Klyuev V. V. (Ed.), Anisimov V. A., Katorgin B. I., Kutsenko A. N. et al. (2006). Acoustic tensometry. Non-destructive testing: reference book: in 8 volumes. Vol. 4. Book 1. 2nd ed. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
17. Ser'eznov A. N., Stepanova L. N., Kabanov S. I. et al. (2014). Strain gauge in transport engineering. Novosibirsk: Nauka. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 450 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/td.2021.07.pp.014-023
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 450 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/td.2021.07.pp.014-023
and fill out the form
.
|
Архив номеров
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»