RU2650749C2 - Способ распознавания мест критического разрушения конструкции при статических испытаниях и устройство для его реализации - Google Patents
Способ распознавания мест критического разрушения конструкции при статических испытаниях и устройство для его реализации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2650749C2 RU2650749C2 RU2015138971A RU2015138971A RU2650749C2 RU 2650749 C2 RU2650749 C2 RU 2650749C2 RU 2015138971 A RU2015138971 A RU 2015138971A RU 2015138971 A RU2015138971 A RU 2015138971A RU 2650749 C2 RU2650749 C2 RU 2650749C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- destruction
- sensors
- beginning
- critical
- loading
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 230000006378 damage Effects 0.000 title claims abstract description 23
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000003068 static effect Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000007710 freezing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 230000008014 freezing Effects 0.000 claims abstract description 3
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 claims description 7
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 claims description 7
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims 1
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005086 pumping Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 abstract 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000005483 Hooke's law Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к устройствам для прочностных испытаний конструкций. В способе осуществляется непрерывный анализ процесса изменения параметров первичных датчиков от уровня прилагаемой нагрузки и при выходе расчетного параметра любого датчика за область доверительного интервала, что может произойти в случае возникновения пластических деформаций, образования макротрещин или потери устойчивости элемента конструкции, происходит прекращение нагружения и фиксация положения конструкции на начальном этапе разрушения с сохранением целостности конструкции для экспресс-анализа или доработки. Устройство содержит объект испытаний, сервопривод с датчиком силы, насосную установку, систему автоматизированного управления нагружением, систему динамической защиты и способно прекратить нагружение путем фиксации («замораживания») штока сервопривода, останавливая процесс катастрофического разрушения конструкции в самом его начале и сохраняя целостность конструкции, и далее, опираясь лишь на номера спровоцировавших экстренный останов датчиков, локализовать место начала разрушения на конструкции для визуальной оценки характера начинающегося разрушения. Технический результат заключается в локализации наиболее слабого места в испытываемой конструкции с сохранением ее целостности при начинающемся критическом разрушении, обеспечении необходимой точности и надежности распознавания мест начала критического разрушения конструкции при статических испытаниях и, как следствие, возможности доработки «слабого звена» конструкции с целью увеличения эксплуатационных нагрузок и увеличения живучести объекта в реальных условиях эксплуатации. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к области испытательной техники, в частности к устройствам для определения мест предразрушения конструкций при прочностных испытаниях.
Известны следующие способы определения мест разрушения конструкции при статических испытаниях:
- способ измерения прохождения оптических сигналов в заранее определенных точках конструкции с применением световодов (патент RU №2316757 / Рахимов Н.Р., Серьезнов А.Н. Способ определения мест предразрушения конструкций);
- способ измерения электрического сопротивления резистивного токопроводящего слоя, нанесенного на поверхности конструкции с использованием метода акустической эмиссии (патент RU №2339938, Степанова Л.Н., Кареев А.Е., Кабанов С.И., Лебедев Е.Ю. / Способ диагностирования металлических конструкций и устройство для его осуществления; патент RU №2420750, Страхов А.Ф., Сускин В.В., Лазутин В.Ю., Комаров М.В. / Способ обнаружения координат локальных разрушений конструкций и устройство для его осуществления);
- способ измерения интенсивности ИК-излучения мест локального разогрева конструкции в процессе нагружения (патент RU №2240533, Сидоров О.Т., Сидоров Б.О. / Способ определения места разрушения конструкции).
Недостаток этих способов заключается в выявлении мест начала разрушений только после длительного анализа экспериментальной информации уже после разрушения конструкции, а также невозможности определить с необходимой достоверностью и быстродействием момент и место начала критического разрушения конструкции при статических испытаниях.
Известны устройства распознавания мест критического разрушения конструкций при статических испытаниях, содержащие объект испытаний, сервопривод (гидроцилиндр и сервоклапаны), датчик силы, насосную установку, датчики перемещения, тензодатчики, систему автоматизированного нагружения (Литвак В.И. / Автоматизация усталостных испытаний натурных конструкций. - М.: Машиностроение, 1972, с. 5-35, с. 128-163; Баранов А.Н., Белозеров Л.Г., Ильин Ю.С., Кутьинов В.Ф. / Статические испытания на прочность сверхзвуковых самолетов. - М.: Машиностроение, 1974, с. 1-12, с. 253-318).
Недостатком данных устройств является несовершенство их конструкций, которое не позволяет выявить слабые места до начала критического разрушения испытываемой конструкции.
Задачей изобретения является выявление момента начала критического разрушения конструкции при статических испытаниях с возможностью локализации «слабого звена» конструкции, с которого начинается разрушение.
Поставленная задача решается тем, что при последовательном изменении уровня нагрузки от минимальной до максимальной и контроля нагрузки на каждой ступени нагружения по показаниям датчиков разных типов, установленных в местах предполагаемых разрушений конструкции, осуществляется непрерывный анализ по заданному алгоритму процесса изменения параметров первичных датчиков от уровня прилагаемой нагрузки и при выходе расчетного параметра любого датчика за область доверительного интервала, что может произойти в случае возникновения пластических деформаций, образования макротрещин или потери устойчивости элемента конструкции, происходит прекращение («замораживание») нагружения и фиксация положения конструкции на начальном этапе разрушения с сохранением целостности конструкции и с возможностью визуально зафиксировать источник начинающегося разрушения, при этом в процессе измерений анализ качества происходящего процесса осуществляется по единому алгоритму для любых типов первичных датчиков и не требует их предварительной калибровки.
Способ обеспечивает повышенную точность обнаружения начального места разрушения испытываемой конструкции. Отличительная особенность способа в том, что предоставляется возможность визуального определения мест предразрушений до катастрофического разрушения конструкции, а не после завершения разрушения, как в других способах, что позволяет оценить характер начинающегося разрушения, а значит и значительно более точно наметить пути доработки конструкции. Кроме того, алгоритм обработки един для любых типов датчиков и не содержит необходимости в тарировке или калибровке первичных датчиков системы.
Устройство для реализации способа распознавания мест критического разрушения конструкций при статических испытаниях, содержащее объект испытаний, сервопривод с датчиком силы, насосную установку, систему автоматизированного управления, снабжено системой динамической защиты и включает в себя первичные датчики системы (датчики перемещения, инклинометры, тензодатчики), а цифровые согласующие модули первичных датчиков и контроллер имеют связь с системой автоматизированного управления.
На чертеже представлена схема для осуществления способа распознавания мест критического разрушения конструкций при статических испытаниях.
Устройство содержит испытываемую конструкцию 1, сервопривод 2, датчик силы 3, насосную установку 4, систему автоматизированного управления 11, систему динамической защиты 8, включающую в себя первичные датчики перемещения 5, инклинометры 6, тензодатчики 7, типовые цифровые согласующие модули 9 для первичных датчиков и контроллер 10.
Способ реализуется следующим образом: нагрузка на испытываемую конструкцию 1 создается сервоприводом 2, подача рабочей жидкости в сервопривод 2 производится от насосоной установки 4. Нагружение осуществляется в соответствии с заданной программой от системы автоматизированного управления 11 с использованием в качестве обратной связи датчика силы 3. Система динамической защиты 8 с помощью модулей 9 и контроллера 10, входящих в ее состав, осуществляет непрерывное чтение данных с датчиков 5, 6, 7 и, в режиме реального времени, проводит анализ изменения их параметров от уровня прилагаемой нагрузки.
При нагрузке, близкой к разрушающей, в конструкции возникают пластические деформации, образуются макротрещины или происходит потеря устойчивости какого-либо элемента конструкции, что влечет за собой кардинально иной характер изменения параметров датчиков 5, 6, 7 от уровня прилагаемой нагрузки, и при выходе расчетных параметров любого из датчиков за установленный «доверительный» интервал, который фактически характеризует зону работы закона Гука при нагружении конструкции, система динамической защиты 8 генерирует для системы автоматизированного управления 11 сигнал экстренного прекращения нагружения с фиксацией положения штока сервопривода 2 (режим «Заморозка»).
Предлагаемый вариант системы динамической защиты останавливает нагружение конструкции и предотвращает процесс катастрофического разрушения конструкции. Динамическая защита включена в опции автоматизированной системы управления как вид программной аварии при проведении статических испытаний, реакцией на которую является экстренное отключение всех каналов управления, что позволяет остановить нагружение конструкции, «замораживая» процесс ее катастрофического разрушения в начальной точке разрушения.
Обнаружение места начала разрушения до того, как произойдет катастрофическое разрушение, позволяет точно оценить причину, вызвавшую разрушение, произвести доработку конструкции или ремонт объекта и продолжить его испытания при более высоких уровнях нагрузок. Благодаря этому, зачастую без больших затрат, становится возможным увеличение эксплуатационных нагрузок и живучести конструкции в реальных условиях эксплуатации.
Claims (2)
1. Способ распознавания мест критического разрушения конструкций при статических испытаниях, заключающийся в последовательном изменении уровня нагрузки от минимальной до максимальной и контроля нагрузки на каждой ступени нагружения, отличающийся тем, что по показаниям датчиков разных типов, установленных в местах предполагаемых разрушений конструкции, осуществляется непрерывный анализ процесса изменения параметров первичных датчиков от уровня прилагаемой нагрузки и при выходе расчетного параметра любого датчика за область доверительного интервала, что может произойти в случае возникновения пластических деформаций, образования макротрещин или потери устойчивости элемента конструкции, происходит прекращение («замораживание») нагружения и фиксация положения конструкции на начальном этапе разрушения с сохранением целостности конструкции и с возможностью визуально зафиксировать источник начинающегося разрушения, при этом в процессе измерений анализ качества происходящего процесса осуществляется по единому алгоритму для любых типов первичных датчиков, не требующему их предварительной калибровки.
2. Устройство для реализации способа распознавания мест критического разрушения конструкций при статических испытаниях, содержащее объект испытаний, сервопривод с датчиком силы, насосную установку, систему автоматизированного управления, отличающееся тем, что устройство снабжено системой динамической защиты, включающей в себя первичные датчики системы (датчики перемещения, инклинометры, тензодатчики), при этом цифровые согласующие модули первичных датчиков и контроллер имеют связь с системой автоматизированного управления.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015138971A RU2650749C2 (ru) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | Способ распознавания мест критического разрушения конструкции при статических испытаниях и устройство для его реализации |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2015138971A RU2650749C2 (ru) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | Способ распознавания мест критического разрушения конструкции при статических испытаниях и устройство для его реализации |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015138971A RU2015138971A (ru) | 2017-03-16 |
| RU2650749C2 true RU2650749C2 (ru) | 2018-04-17 |
Family
ID=58454533
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015138971A RU2650749C2 (ru) | 2015-09-11 | 2015-09-11 | Способ распознавания мест критического разрушения конструкции при статических испытаниях и устройство для его реализации |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2650749C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2763858C1 (ru) * | 2021-03-26 | 2022-01-11 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Способ определения остаточной прочности тонкостенной конструкции |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1392416A1 (ru) * | 1985-09-02 | 1988-04-30 | Предприятие П/Я А-3395 | Стенд дл испытаний на прочность |
| SU1651125A1 (ru) * | 1989-07-11 | 1991-05-23 | Научно-Исследовательский Институт Строительных Конструкций Госстроя Ссср | Стенд дл прочностных испытаний конструкций |
| RU2281240C2 (ru) * | 2005-01-17 | 2006-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Способ регистрации параметров грузоподъемной машины |
| RU2365963C2 (ru) * | 2007-07-12 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Устройство автоматического управления нагружением при программных испытаниях механических конструкций на усталостную прочность |
| RU102800U1 (ru) * | 2010-05-11 | 2011-03-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственная Фирма "Техвагонмаш" | Стенд для испытания на растяжение тяг тормозной системы вагонов |
-
2015
- 2015-09-11 RU RU2015138971A patent/RU2650749C2/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1392416A1 (ru) * | 1985-09-02 | 1988-04-30 | Предприятие П/Я А-3395 | Стенд дл испытаний на прочность |
| SU1651125A1 (ru) * | 1989-07-11 | 1991-05-23 | Научно-Исследовательский Институт Строительных Конструкций Госстроя Ссср | Стенд дл прочностных испытаний конструкций |
| RU2281240C2 (ru) * | 2005-01-17 | 2006-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "Резонанс" | Способ регистрации параметров грузоподъемной машины |
| RU2365963C2 (ru) * | 2007-07-12 | 2009-08-27 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Устройство автоматического управления нагружением при программных испытаниях механических конструкций на усталостную прочность |
| RU102800U1 (ru) * | 2010-05-11 | 2011-03-10 | Общество С Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственная Фирма "Техвагонмаш" | Стенд для испытания на растяжение тяг тормозной системы вагонов |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Литвак В.И. Автоматизация усталостных испытаний натурных конструкций. М.: Машиностроение, 1972, с. 5-35, 128-163. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2763858C1 (ru) * | 2021-03-26 | 2022-01-11 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный аэрогидродинамический институт имени профессора Н.Е. Жуковского" (ФГУП "ЦАГИ") | Способ определения остаточной прочности тонкостенной конструкции |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2015138971A (ru) | 2017-03-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8640544B2 (en) | Method for analyzing structure safety | |
| US6006163A (en) | Active damage interrogation method for structural health monitoring | |
| EP3060510B1 (en) | Method and device for checking the integrity of load bearing members of an elevator system | |
| EP2423664A2 (en) | Fatigue life estimation method and system | |
| CN111337514B (zh) | 臂架监测方法、***、工程机械及机器可读存储介质 | |
| RU2650749C2 (ru) | Способ распознавания мест критического разрушения конструкции при статических испытаниях и устройство для его реализации | |
| US20140076060A1 (en) | Method and system for predicting the serviceable life of a component | |
| CN111693604B (zh) | 臂架监测方法、***及包含该臂架监测***的工程机械 | |
| RU2659575C1 (ru) | Многоканальная акустико-эмиссионная система контроля силовых элементов конструкций | |
| Dworakowski et al. | Application of artificial neural networks for damage indices classification with the use of Lamb waves for the aerospace structures | |
| US20140092389A1 (en) | Reflective sensor for detection of material degradation | |
| CN105090000B (zh) | 一种空间环境模拟器粗抽真空***的故障诊断方法 | |
| CN111693603B (zh) | 臂架监测方法、***及包含该臂架监测***的工程机械 | |
| RU2531428C1 (ru) | Способ обеспечения заданного уровня надежности изделия на основе непрерывного мониторинга эксплуатационных нагрузок и неразрушающего контроля по его показаниям | |
| JPH10207534A (ja) | 高温ガス配管の配管異常検知方法および装置 | |
| RU2507514C1 (ru) | Способ оценки поврежденности материала конструкций | |
| Goszczyńska et al. | Assessment of the technical state of large size steel structures under cyclic load with the acoustic emission method–IADP | |
| RU2350832C2 (ru) | Способ продления ресурса надземных трубопроводов | |
| KR20200103341A (ko) | 기계 설비의 유지 보수 평가 방법 | |
| RU2739715C1 (ru) | Способ определения срока безопасной эксплуатации стеклопластиковых трубопроводов | |
| RU2518413C1 (ru) | Способ оценки гамма-процентного ресурса изделия по результатам неразрушающего контроля | |
| RU2611132C1 (ru) | Способ контроля технологических режимов работы трубопровода | |
| RU2772839C1 (ru) | Способ определения стадий циклической усталости и остаточного ресурса металлических изделий | |
| RU2505780C1 (ru) | Способ исследования деформации и напряжений в хрупких тензоиндикаторах | |
| Trichias et al. | A new approach for structural health monitoring by applying anomaly detection on strain sensor data |