Please use this identifier to cite or link to this item: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/28889

Title: Estimation of the structural elements damage based on coercitiveve force measurements report 1. Development of the coercimetric control method for estimation of metal structures damage degree under mechanical loading
Other Titles: До оцінювання пошкодженості елементів конструкцій по вимірах коерцитивної сили повідомлення 1. Розроблення методики використання коерцитиметричного контролю для оцінювання ступеня пошкодження металу конструкцій при механічному навантаженні
Authors: Гопкало, Олексій Петрович
Безлюдько, Геннадій Якович
Нехотящий, Володимир Олександрович
Gopkalo, Oleksii
Bezlyudko, Gennadii
Nekhotiashchiy, Volodymyr
Affiliation: Інститут проблем міцності імені Г. С. Писаренка НАН України,Київ, Україна
ООО «Специальные научные разработки», Харьков,Украина
Інститут електрозваювання імені Є. О. Патона НАН України, Київ, Україна
Institute for Problems of Strength named after G. S. Pisarenko, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv
LLC «Special Scientific Developments», Kharkiv, Ukraine
Institute of Electric Welding named after E. O. Paton, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv
Bibliographic description (Ukraine): Gopkalo O. Estimation of the structural elements damage based on coercitiveve force measurements report 1. Development of the coercimetric control method for estimation of metal structures damage degree under mechanical loading / Oleksii Gopkalo, Gennadii Bezlyudko, Volodymyr Nekhotiashchiy // Scientific Journal of TNTU. — Tern. : TNTU, 2019. — Vol 93. — No 1. — P. 7–18. — (Mechanics and materials science).
Bibliographic description (International): Gopkalo O., Bezlyudko G., Nekhotiashchiy V. (2019) Estimation of the structural elements damage based on coercitiveve force measurements report 1. Development of the coercimetric control method for estimation of metal structures damage degree under mechanical loading. Scientific Journal of TNTU (Tern.), vol. 93, no 1, pp. 7-18.
Is part of: Вісник Тернопільського національного технічного університету, 1 (93), 2019
Scientific Journal of the Ternopil National Technical University, 1 (93), 2019
Journal/Collection: Вісник Тернопільського національного технічного університету
Issue: 1
Volume: 93
Issue Date: 16-Apr-2019
Submitted date: 4-Apr-2019
Publisher: ТНТУ
TNTU
Place of the edition/event: Тернопіль
Ternopil
UDC: 539.4
Keywords: структуроскоп
коерцитивна сила
пошкодження
stroboscope
coercivity
damage
Number of pages: 12
Page range: 7-18
Start page: 7
End page: 18
Abstract: Наведено аналіз відомих методів неруйнівного контролю для діагностування технічного стану відповідальних елементів конструкцій в умовах експлуатації шляхом виявлення деградації службових властивостей металу й еволюції структури та дефектів різного походження. Встановлено, що еволюція вихідної структури в локальних високонавантажених зонах у процесі циклічного пружнопластичного деформування призводить до втрати суцільності металу з наступним руйнуванням. Показано, що моніторинг залишкового ресурсу відповідальних елементів конструкцій в умовах експлуатації зазвичай проводять за методиками з використанням спеціальних приладів і обладнання неруйнівного контролю, зміни параметрів яких характеризують деградацію механічних властивостей металу, тобто ступінь пошкодження матеріалу. Встановлено, що увесь процес накопичення пошкоджень в умовах експлуатації поділяють на дві основні стадії: стадії зародження і стадії поширення тріщин, оскільки закономірності процесів пластичного деформування і руйнування при різних видах навантаження мають багато спільного. Показано вплив виду навантаження на природу походження та вид накопичених пошкоджень. Для оцінювання ступеня пошкодження металу при механічному навантаженні використовували неруйнівний метод контролю, де основним параметром діагностування обрана коерцитивна сила, як найбільш чутлива до структурних змін і пов'язана лінійною залежністю з механічними властивостями, відображає деградацію механічних властивостей металу і може слугувати мірою накопичення пошкоджень. Показано, що чутливість і точність вимірювання магнітних властивостей (коерцитивної сили) в локальних поверхневих зонах руйнування буде залежати від габаритів датчика і глибини намагнічування металу. На основі проведених пошукових досліджень розробникові приладу запропоновано удосконалити наявний структуроскоп шляхом зменшення розмірів датчика для вимірювання значень коерцитивної сили та глибини намагнічування металу. Використання удосконаленого структуроскопу для коерцитивного контролю в умовах циклічного навантаження дозволить проводити повноцінну діагностичну експертизу поточного стану елементів конструкції одним і тим же приладом, а не сумішшю дефектоскопії з дефектометрією, як це має місце сьогодні.
Analysis of the known methods of non-destructive testing for diagnosing the technical condition of critical construction elements under operation conditions is carried out by means of detection of the metal service properties degradation and the evolution of the structure and defects of various origins. It is determined that the initial structure evolution in local high-loaded areas in the course of cyclic elastic-plastic deformation results in metal solidity loss with subsequent destruction. It is shown that monitoring of the residual resource of the structure critical elements under operation conditions is usually carried out according to the techniques using special devices and equipment for non-destructive testing, which parameters change characterizes the degradation of metal mechanical properties, that is, the material damage degree. It is determined that the whole process of damage accumulation under operation conditions is divided into two main stages: the stages of cracks origin and propagation, since the laws of processes of plastic deformation and fracture under different load types have a lot in common. The influence of the load type on the origin nature and the accumulated damage type is shown. To estimate the metal damage degree under mechanical loading, non-destructive control method was used, where the coercive force was chosen as the main parameter of diagnosis, as the most sensitive to structural changes and bound by linear dependence with mechanical properties, reflects metal mechanical properties degradation and can serve as a measure of damage accumulation. It is shown that the sensitivity and accuracy of the magnetic properties (coercive force) measurement in the local surface destruction areas depends on the sensor dimensions and metal magnetizing depth. On the basis of conducted researches the developer of the device is proposed to improve the existing structroscope by reducing the dimensions of the sensor for measuring the values of the coercive force and the metal magnetizing depth. The use of improved structuroscope for coercive control under cyclic loading makes it possible to carry out complete diagnostic examination of the current state of structure elements by the same device, and not the combination of defectoscopy with defectometry, as it is done at present.
URI: http://elartu.tntu.edu.ua/handle/lib/28889
ISSN: 2522-4433
Copyright owner: © Ternopil Ivan Puluj National Technical University, 2019
URL for reference material: http://docs.cntd.ru/document/gost-18353-79
http://docs.cntd.ru/document/1200009481
http://standartgost.ru/g/ГОСТ_Р_53564-2009
https://moluch.ru/archive/106/25262/
https://doi.org/10.1016/0036-9748(78)90149-7
https://doi.org/10.1016/0001-6160(79)90120-2
https://doi.org/10.12737/15953
http://standartgost.ru/g/GOST_R_53564-2009
References (Ukraine): 1. Лепеш Г. В. Современные методы и средства диагностики оборудования инженерных систем зданий и сооружений. Технико-технологические проблемы сервиса. 2015. № 4 (34). С. 3–8.
2. Лепеш Г. В. Диагностика и комплексное обслуживание инженерно-технических систем и оборудования зданий и сооружений. Технико-технологические проблемы сервиса. 2015. № 5 (35). С. 6–16.
3. Лепеш Г. В. Куртов В. Н., Мотылев Н. Г. и др. Оперативный контроль и диагностика оборудования. Технико-технологические проблемы сервиса. 2009. № 3 (9). С. 8–16.
4. ГОСТ 18353-79 Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов. Группа Т59. Nondestructive check. Classification of types and methods. Дата введения 1980-07-01. Постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 11 ноября 1979 г. № 4245 дата введения установлена 01.07.80. Взамен ГОСТ 18353-73 // Электронный фонд нормативно-правовой документации. URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-18353-79 (дата обращения 5.05.2016).
5. ГОСТ 20911-89 Техническая диагностика. Термины и определения Technical diagnostics. Terms and definitions. Дата введения 1991-01-01.Утвержден и введен в действие Постановлением Государственного комитета СССР по управлению качеством продукции и стандартам от 26.12.89 № 4143. Взамен ГОСТ 20911-75. Переиздание. Ноябрь 2009 г. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200009481 (дата обращения 5.05.2016).
6. ГОСТ Р 53564-2009 Контроль состояния и диагностика машин. Мониторинг. URL: http://standartgost.ru/g/ГОСТ_Р_53564-2009.
7. ПБ 03-440-02 Правила аттестации персонала в области неразрушающего контроля. Нормативные документы в сфере деятельности Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору. Серия 28. Выпуск 3. Коллектив авторов. М.: ЗАО «Научно-технический центр исследований проблем промышленной безопасности», 2010. 58 с.
8. Зацепин Н. Н. Исследование магнитного поля вихревых токов над поверхностными дефектами. Дефектоскопия. 1969. № 4. С. 104–112.
9. Троицкий В. А. Краткое пособие по контролю качества сварных соединений. Киев: Феникс, 2006. 320 с.
10. Троицкий В. А. Ультразвуковой контроль: дефектоскопы, нормативне документы, стандарты по УЗК. К.:Феникс, 2006. С. 224.
11. ГОСТ 18353–79. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов. М., 2004.
12. Афанасьев В. Б., Чернова Н. В. Современные методы неразрушающего контроля. Успехи современного естествознания. 2011. № 7. С. 73–74.
13. ГОСТ 7512-82 Контроль неразрушающий. Соединения сварные. Радиографический метод (с Изменением N. 1).
14. Потапов И. А. Акустические методы и средства неразрушающего контроля и дистанционной диагностики трубопроводов: автореф. дис. … канд. техн. наук 05.02.11. Санкт-Петербург, 2007. С. 26–30.
15.Чистяков В. В., Молотков С. Л. Сравнительный анализ технических возможностей ультразвуковых дефектоскопов общего назначения. В мире неразрушающего контроля. 2002. № 2. С. 40–44.
16. Жумаев К. К., Каландаров Н. О. Выявление внутренних и наружных дефектов трубопроводов ультразвуковыми дефектоскопами. Молодой ученый. 2014. № 16. С. 67–68.
17. Петинов С. В., Сидоренко В. Г. Обзор методов дефектоскопии при обследовании трубопроводов. Молодой ученый. 2016. № 2. С. 194−199. URL: https://moluch.ru/archive/106/25262/ (дата обращения:20.03.2019).
18.Клюев В. В. Неразрушающий контроль и діагностика: справочник. 2003. С. 10–15.
19.Дрозд М. С. Определение механических свойств металла без разрушения. М: Металлургия, 1965. С. 147−156.
20. Постников В. С. Влияние дефектов на свойства твердых тел. Внутреннее трение в металах 2 изд. M., 1974. С. 48−59.
21. Головин И. С. Внутреннее трение и механическая спектроскопия металлических материалов: учеб.М.: Мзд. Дом МИСиС, 2012. 247 с.
22. Папиров И. И., Стоев П. И., Тараненко И. А. Кинетика изменения электросопротивления деформированного бериллия при отжиге. Физика металлов и металловедение. 1983. Т. 35. В. 6. С. 1241–1247.
23.Валиев Р. З., Александров И. В. Наноструктурные материалы, получаемые интенсивной пластической деформацией. М.: Логос, 2000. 272 с.
24. Рыбин В. В. Большие пластические деформации и разрушение металлов. М.: Металлуогия, 1986.224 с.
25.Стрижало В. А. Циклическая прочность и ползучесть металлов при малоцикловом нагружении в условиях низких и высоких температур. К.: Наукова думка, 1978 238 с.
26. Иванова В. С., Терентьев В. Ф. Природа усталости металлов. М.: Металлургия, 1975. 454 с.
27. Миллер К. Ж. Усталость металлов – прошлое, настоящее и будущее. Заводская лаборатория. 1994. № 3. 544–561 с.
28. Новиков И. И., Ермишкин В. А. Об анализе деформационных кривых металлов. Металлы. 1995. № 6. С. 142−154.
29. Терентьев В. Ф., Оксогоев А. А. Циклическая прочность металлических материалов: учеб. пособие. Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. 61 с.
30. Трошенко В. Т., Стрижало В. А., Синявский Д. П., Ивахненко В. В. О влиянии коэффициента асимметрии цикла напряжений на развитие усталостного и квазистатического разрушения при малоцикловом нагружении. Проблемы прочности. 1982. № 8. С. 14–21.
31. Pangborn R. N., Weissmann S., Kramer J. R. Work hardening in the surface layer and in bulk during fatigue. Ser. Met. 1978. 12. N. 2. P. 129−131. https://doi.org/10.1016/0036-9748(78)90149-7
32. Sato Y., Sasaki H., Kumana A. Surface layer yielding of lowcarbon steel cylinders. J. Mater. Sci. Soc. Jap. 1980. 17. N. ¾. P. 185−192.
33. Miyazaki S., Shibata K., Fujita H. Effect of specimen tyicknes on Mechanical Properties of Polycrystalline Aggregates with Various grain sizes. Acta met. 1979. 27. N. 5. P. 855−863. https://doi.org/10.1016/0001-6160(79)90120-2
34. Нехотящий В. А., Палиенко А. Л., Гопкало А. П. Оценка деградации стали 08Х18Н9 по кинетике коэрцитивной силы. В мире неразрушающего контроля. Санкт Петербург, 2015. Том 18. С. 14–16.https://doi.org/10.12737/15953
References (International): 1. Lepesh G. V. Sovremennyie metodyi i sredstva diagnostiki oborudovaniya inzhenernyih sistem zdaniy i sooruzheniy. Tehniko-tehnologicheskie problemyi servisa. 2015. No. 4 (34). S. 3–8. [Іn Russian].
2. Lepesh G. V. Diagnostika i kompleksnoe obsluzhivanie inzhenerno-tehnicheskih sistem i oborudovaniya zdaniy i sooruzheniy. Tehniko-tehnologicheskie problemyi servisa. 2015. No. 5 (35). S. 6–16. [Іn Russian].
3. Lepesh G. V., Kurtov V. N., Motyilev N. G. i dr. Operativnyiy kontrol i diagnostika oborudovaniya. Tehniko-tehnologicheskie problemyi servisa. 2009. No. 3 (9). S. 8–16. [Іn Russian].
4. GOST 18353-79 Kontrol nerazrushayuschiy. Klassifikatsiya vidov i metodov. Gruppa T59. Nondestructive check. Classification of types and methods. Data vvedeniya 1980-07-01. Postanovleniem Gosudarstvennogo komiteta SSSR po standartam ot 11 noyabrya 1979 g. No. 4245 data vvedeniya ustanovlena 01.07.80. Vzamen GOST 18353-73. Elektronnyiy fond normativno-pravovoy dokumentatsii. URL: http://docs.cntd.ru/document/gost-18353-79 (data obrascheniya 5.05.2016). [Іn Russian].
5. GOST 20911-89 Tehnicheskaya diagnostika. Terminyi i opredeleniya Technical diagnostics. Terms and definitions. Data vvedeniya 1991-01-01. Utverzhden i vveden v deystvie Postanovleniem Gosudarstvennogo komiteta SSSR po upravleniyu kachestvom produktsii i standartam ot 26.12.89 No. 4143. Vzamen GOST 20911-75. Pereizdanie. Noyabr 2009 g. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200009481 (data obra-scheniya 5.05.2016). [Іn Russian].
6. GOST R 53564-2009 Kontrol sostoyaniya i diagnostika mashin. Monitoring. URL: http://standartgost.ru/g/GOST_R_53564-2009. [Іn Russian].
7. PB 03-440-02 Pravila attestatsii personala v oblasti nerazrushayuschego kontrolya. Normativnyie dokumentyi v sfere deyatelnosti Federalnoy sluzhbyi po ekologicheskomu, tehnologicheskomu i atomnomu nadzoru. Seriya 28. Vyipusk 3. Kollektiv avtorov. M.: ZAO “Nauchno-tehnicheskiy tsentr issledovaniy problem promyishlennoy bezopasnosti”, 2010. 58 p. [Іn Russian].
8. Zatsepin N. N. Issledovanie magnitnogo polya vihrevyih tokov nad poverhnostnyimi defektami. Defektoskopiya. 1969. No. 4. P. 104–112. [Іn Russian].
9. Troitskiy V. A. Kratkoe posobie po kontrolyu kachestva svarnyih soedineniy. Kiev: Feniks, 2006. 320 p. [Іn Russian].
10. Ultrazvukovoy kontrol: defektoskopyi, normativne dokumentyi, standartyi po UZK / sostavitel V. A. Troitskiy. K.: Feniks, 2006. P. 224. [In Russian].
11. GOST 18353–79. Kontrol nerazrushayuschiy. Klassifikatsiya vidov i metodov. M.: 2004. [Іn Russian].
12. Afanasev V. B., Chernova N. V. Sovremennyie metodyi nerazrushayuschego kontrolya. Uspehi sovremennogo estestvoznaniya. 2011. No. 7. P. 73–74. [Іn Russian].
13. GOST 7512-82 Kontrol nerazrushayuschiy. Soedineniya svarnyie. Radiograficheskiy metod (s Izmeneniem N. 1). [Іn Russian].
14. Potapov I. A. Akusticheskie metodyi i sredstva nerazrushayuschego kontrolya i distantsionnoy diagnostiki truboprovodov: avtoref. dis. kand. tehn. nauk 05.02.11. Sankt-Peterburg, 2007. P. 26−30. [Іn Russian].
15.Chistyakov V. V., Molotkov S. L. Sravnitelnyiy analiz tehnicheskih vozmozhnostey ultrazvukovyih defektoskopov obschego naznacheniya. V mire nerazrushayuschego kontrolya. 2002. No. 2. P. 40−44. [Іn Russian].
16. Zhumaev K. K., Kalandarov N. O. Vyiyavlenie vnutrennih i naruzhnyih defektov truboprovodov ultrazvukovyimi defektoskopami. Molodoy uchenyiy. 2014. No. 16. P. 67–68. [Іn Russian].
17. Petinov S. V., Sidorenko V. G. Obzor metodov defektoskopii pri obsledovanii truboprovodov. Molodoy uchenyiy. 2016. No. 2. P. 194−199. URL: https://moluch.ru/archive/106/25262/ (data obrascheniya:20.03.2019). [Іn Russian].
18. Klyuev V. V. Nerazrushayuschiy kontrol i diagnostika. Spravochnik. 2003. S. 10–15. [In Russian].
19. Drozd M. S. Opredelenie mehanicheskih svoystv metalla bez razrusheniya. M: Metallurgiya, 1965.P. 147−156. [In Russian].
20. Postnykov V. S. Vlyyanye defektov na svojstva tverdыx tel. Vnutrennee trenye v metalach 2 y`zd. M., 1974. P. 48−59. [Іn Russian].
21. Golovin I. S. Vnutrennee trenie i mehanicheskaya spektroskopiya metallicheskih materialov: ucheb. M.: Mzd. Dom MISiS, 2012. 247 p. [Іn Russian].
22. Papirov I. I., Stoev P. I., Taranenko I. A. Kinetika izmeneniya elektrosoprotivleniya deformirovannogo berilliya pri otzhige. Fizika metallov i metallovedenie. 1983. Т. 35. V. 6. P. 1241–1247. [In Russian].
23. Valiev R. Z., Aleksandrov I. V. Nanostrukturnyie materialyi, poluchaemyie intensivnoy plasticheskoy deformatsiey. M.: Logos, 2000. 272 p. [Іn Russian].
24. Ryibin V. V. Bolshie plasticheskie deformatsii i razrushenie metallov. M.: Metalluogiya, 1986. 224 p. [Іn Russian].
25. Strizhalo V. A. Tsiklicheskaya prochnost i polzuchest metallov pri malotsiklovom nagruzhenii v usloviyah nizkih i vyisokih temp5eratur. K.: Naukova dumka, 1978. 238 p. [Іn Russian].
26. Ivanova V. S., Terentev V. F. Priroda ustalosti metallov. M.: Metallurgiya, 1975. 454 p. [Іn Russian].
27. Miller K. Zh. Ustalost metallov – proshloe, nastoyaschee i buduschee. Zavodskaya laboratoriya. 1994.No. 3. 544–561 p. [Іn Russian].
28. Novikov I. I., Ermishkin V. A. Ob analize deformatsionnyih krivyih metallov. Metallyi. 1995. № 6.P. 142−154. [Іn Russian].
29. Terentev V. F., Oksogoev A. A. Tsiklicheskaya prochnost metallicheskih materialov: ucheb. posobie. Novosibirsk: Izd-vo NGTU, 2001. 61 sp. [In Russian].
30. Troshenko V. T., Strizhalo V. A., Sinyavskiy D. P., Ivahnenko V. V. O vliyanii koeffitsienta asimmetrii tsikla napryazheniy na razvitie ustalostnogo i kvazistaticheskogo razrusheniya pri malotsiklovom nagruzhenii. Problemyi prochnosti. 1982. No. 8. P. 14–21. [In Russian].
31. Pangborn R. N., Weissmann S., Kramer J. R. Work hardening in the surface layer and in bulk during fatigue. Ser. Met. 1978. 12. N. 2. P. 129−131. https://doi.org/10.1016/0036-9748(78)90149-7
32. Sato Y., Sasaki H., Kumana A. Surface layer yielding of lowcarbon steel cylinders. J. Mater. Sci. Soc. Jap.1980. 17. N. ¾. P. 185−192.
33. Miyazaki S., Shibata K., Fujita H. Effect of specimen tyicknes on Mechanical Properties of Polycrystalline Aggregates with Various grain sizes. Acta met. 1979. 27. N. 5. P. 855−863. https://doi.org/10.1016/0001-6160(79)90120-2
34. Nehotyaschiy V. A., Palienko A. L., Gopkalo A. P. Otsenka degradatsii stali 08H18N9 po kinetike koertsitivnoy silyi. V mire neazrushayuschego kontrolya. Sankt Peterburg, 2015. Tom 18. P. 14–16. [In Russian]. https://doi.org/10.12737/15953
Content type: Article
Appears in Collections:Вісник ТНТУ, 2019, № 1 (93)



Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.