СПОСОБ ПРОГНОЗА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА НЕРАЗРУШАЮЩИМ КОНТРОЛЕМ ПРИ ЭКСПЕРТИЗЕ ПРОМЫШЛЕННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ОБОРУДОВАНИЯ Российский патент 2006 года по МПК G01N29/14 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля при проведении экспертизы промышленной безопасности оборудования МПС.

Известен способ прогноза остаточного ресурса неразрушающим контролем при экспертизе промышленной безопасности металла диагностируемого объекта методом спектрального анализа принудительного акустического отклика памяти эмиссионно абсорбционных структурных изменений при быстром преобразовании Фурье - БПФ с взвешиванием спектральных полос оконной функцией, включающий анализ физико-механических свойств исходного материала и изменения амплитудно-частотного спектра на момент диагностики при сопоставлении с эталонным (патент РФ №2020476, МКИ G 01 N 29/14, опубл. в Бюл.18 от 30.09.94) [1].

Недостатком аналога является слабая помехозащищенность амплитуд динамического диапазона f=1÷10000 Гц, используемого при диагностике виброускорений от структурных и внешних шумов, а также требуемость мониторинга для определенной достоверности результатов.

Наиболее близким к изобретению является способ прогноза остаточного ресурса неразрушающим контролем при экспертизе промышленной безопасности металла диагностируемого объекта методом спектрального анализа принудительного акустического отклика памяти эмиссионно абсорбционных структурных изменений при быстром преобразовании Фурье с взвешиванием спектральных полос оконной функцией по отдельным частотам, включающий анализ физико-механических свойств исходного материала объекта и амплитудно-частотного спектра на момент диагностики в шести наиболее информативных частотных диапазонах: f_мв=4,205÷4,513 Гц; f_мс=17,82558814÷50,20 Гц; f_мр=81,679566÷433,89 Гц; f_сд-о=1899,668736÷2674,2562 Гц; f_узк-сз=19,0222463669÷62,745 кГц; f_свч-м=1,53224772÷1,978 ГТц; по частотному параметру - смещению резонансных частот к своим минимальным значениям (патент РФ №2217742, МКИ G 01 N 29/14; 3/32; 29/00, опубл. в Бюл.33 от 27.11.03) [2].

Недостатком прототипа при экспертизе промышленной безопасности является то, что для анализа диапазонов: f_узк-сз=19,022246÷62,745 кГц; и f_свч-м=1,532÷1,978 ГГц; требуется дополнительно еще два вибродатчика ускорений. Соответственно, для определения на текущий момент d^* _сз-i - диаметра субзерна с чувствительностью акселерометра: 500÷1000 мВ/g и для определения коэффициента перехода k_свч к текущим параметрам K_1c-f-i и к d^* _з-i, акселерометра с чувствительностью 1000000 мВ/g. Только после указанной комплексной диагностики по величине k_свч и смещению максимальных резонансных амплитуд в диапазонах f_мв=4,20436÷4,513 Гц; f_мс=17,82558814÷50,20 Гц; f_мр=81,67956689÷433,89 Гц; f_сд-о=1899,668736÷2674,2562 Гц, съем которых производится посредством датчика ускорений с чувствительностью 10 мВ/g, производится прогноз остаточного ресурса и определение текущих физико-механических свойств металла объекта. Таким образом, несмотря на высокий технический уровень упомянутого метода, его промышленная применимость достаточно осложнена.

Задача изобретения - упрощение диагностики при оценке прогноза остаточного ресурса и текущих физико-механических свойств в промышленных условиях без ущерба ее точности.

Эта задача решается способом прогноза остаточного ресурса неразрушающим контролем при проведении экспертизы промышленной безопасности металла диагностируемого объекта методом спектрального анализа принудительного акустического отклика памяти эмиссионно адсорбционных структурных изменений [3, 4, 5], при быстром преобразовании Фурье с взвешиванием спектральных полос оконной функцией Хэмминга по отдельным информативным частотам [6, 7], включающий анализ физико-механических свойств исходного материала, а именно:

Е^* _д, ГПа - модуля упругости;

ρ_оп, кг/м³ - объемной плотности;

σ_B, МПа - временного предела прочности при растяжении;

σ_T, МПа - предела текучести;

l_уд, % - относительного удлинения;

Ψ_су, % - относительного сужения

и амплитудно-частотного спектра на момент диагностики в трех наиболее информативных частотных диапазонах: f_мс=17,8255881÷50,20 Гц; f_мр=81,67956689÷433,89 Гц; f_сд-о=1899,668736÷2674,256228 Гц. По частотному параметру - смещению резонансных частот к своим минимальным значениям, когда для определения прогноза остаточного ресурса и текущих физико-механических параметров используется коэффициент перехода

корректность которого обеспечивается взвешиванием спектральных полос оконной функцией Хэмминга, позволяющей одновременно устанавливать:

- эквивалентный эталонный угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей с учетом деградации на момент диагностики по одной из максимальных амплитуд частотных резонансов явно выраженной на общем фоне зон эталонных значений и,

- эквивалентный угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей на момент диагностики с учетом деградации по максимальным амплитудам частотных резонансов;

где - эквивалентный угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей на момент полной деградации;

а тем самым определять механические свойства, в том числе циклическую трещиностойкость на момент диагностики по зависимости

K_1c-f-i=[К_1с-f-эт·k_ρ+К_1с-f-д]/[1+k_ρ];

а прогноз остаточного ресурса определять по зависимости:

ΔТ_п=Т_i·[K_1c-f-i-K_1c-f-д]/[K_1c-f-эт-K_1c-а-i];

где К_1с-f-эт - эталонная циклическая трещиностойкость;

K_1c-f-д - циклическая трещиностойкость на момент аварии;

Т_i - время эксплуатации на момент диагностики.

При этом для корректировки определения прогноза остаточного ресурса используется зависимость

Для подтверждения корректности прогноза остаточного ресурса, базирующейся на одной из основных величин - , учитывающей процесс деградации и функционально связанной с величиной абразивного зерна d^* _аз-i, периодически экспериментально дублируют величиной диаметра абразивного зерна d^* _аз-i как на момент диагностики прямым замером, так и теоретически по зависимости

где σ^* _яо-i - диаметр ядра повышенного давления Буссинесска для разупрочненной массы на момент диагностики;

σ^* _р-i - диаметр круга Мора, определяющий предел прочности при одноосном растяжении для разупрочненной массы на момент диагностики;

d^* _аз-i - величина диаметра абразивного зерна или диаметра конгломерата из субзерен, покрытого зачатками субзерен на момент диагностики;

Сущность изобретения.

Первое, при экспертизе промышленной безопасности диагностируемого объекта методом неразрушающего контроля - «НК» практически отсутствует эталонный металл для установления ρ^* _экв-эт - эквивалентного эталонного угла трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей с учетом деградации определяющего начало развития эксплуатации. В связи с указанным используются эталонные величины δ_уд-эт - относительного удлинения и Ψ_су-эт - относительного сужения для установления ρ^* _о-эт - угла трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей без учета адсорбции влаги и только затем определяют величину ρ^* _экв-эт из базы данных, полученных при диагностике продукции завода-изготовителя [8].

В данном случае предлагается за счет использования взвешивания спектральных полос оконной функцией Хэмминга по отдельным информативным частотам при быстром преобразовании Фурье вытаскивать из памяти металла [3, 4, 5, 6, 7] диагностируемого объекта:

ρ^* _экв-эт - эквивалентный эталонный угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей с учетом деградации по одной из максимальных амплитуд частотных резонансов f_мс-эт; f_мр-эт; f_сд-о-эт явно выраженной на общем фоне зон эталонных значений в процессе диагностики;

ρ_экв-i - эквивалентный угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей на момент диагностики с учетом деградации по максимальным амплитудам частотных резонансов: f_мс-i; f_мр-i; f_сд-o-i, функционально связанных с ρ^* _экв-i. Указанное представлено на фигуре 1.

Таким образом, на базе статистической информации коэффициент перехода k_свч к текущим параметрам K_1c-f-i и к d^* _з-i, требующий использование акселерометра по цене, сопоставимой численно с величиной его чувствительности 1000000 мВ/g, без ущерба для точности диагностики возможно заменить коэффициентом перехода k_p через эквивалентные углы

корректность которого, как указывалось, обеспечивается взвешиванием спектральных полос оконной функцией Хэмминга, [7].

Второе, обеспечение взвешивания спектральных полос принудительного акустического отклика памяти эмиссионно абсорбционных структурных изменений при быстром преобразовании Фурье оконной функцией Хэмминга по отдельным информативным частотам [4, 5, 6, 7] позволяет производить прогноз остаточного ресурса на базе упомянутых ρ^* _экв-эт - эквивалентного эталонного угла трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей с учетом деградации, ρ^* _экв-i - эквивалентного угла трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей на момент диагностики с учетом деградации и ρ^* _экв-д=45° - эквивалентного угла трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей на момент полной деградации, установленного еще К.Ф.Мором [9] и А.Надаи [10], по зависимости

В этом случае существенно уменьшаются затраты на диагностику и требуется только один наиболее дешевый из трех упомянутых акселерометров: KD-45 с чувствительностью 10 мВ/g и с линейной амплитудно-частотной характеристикой в диапазоне 0,0÷5000,0 Гц.

Третье, при экспертизе промышленной безопасности диагностируемого объекта методом неразрушающего контроля - «НК» Заказчик обычно требует подтверждение представляемых результатов, то есть их сходимости с результатами, получаемыми методом разрушающего контроля - «РК».

Вырезка кусков металла из эксплуатирующегося объекта с целью изготовления компактных образцов для проведения усталостных испытаний и испытаний на внецентренное ударное нагружение обычно приводит к длительной остановке эксплуатирующегося промышленного объекта. Даже после восстановления целостности диагностированного объекта он существенно меняет заложенные изготовителем жесткостные параметры, так как дополнительный сварной шов, с точки зрения прочности и долговечности по гостированным нормативным документам, рассматривается как шарнир. То есть конструктивная изгибная жесткость узла объекта уменьшается, как минимум, в 2 раза при вырезке одного куска металла.

Решением указанной проблемы является простой способ - или локальная зачистка металла наждачной шкуркой, или соскоб металла с поверхности объекта, по которому посредством полевого микроскопа с х24 кратным увеличением и сравнительных таблиц с эталонными микроструктурами определяется d^* _аз-i - величина диаметра абразивного зерна, иначе диаметр конгломерата, поверхность которого покрыта зародышами субзерен или косвенно, по функционально связанным величинами σ^* _яо-i и σ^* _p-i с ρ^* _экв-i - эквивалентным углом трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей на момент диагностики.

Конечно, это достаточно длительная процедура, занимающая по времени до 1÷2 часов, только в одном локальном месте соскоба или наждачной зачистки, но она обеспечивает требуемую Заказчиком выборочную сопоставимость одного из основных параметров: d^* _аз-i, а именно

- прямым замером d^* _аз-1 посредством микроскопа;

- косвенно, посредством экспериментального определения ρ^* _экв-i - угла трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей на момент диагностики по зависимости

- посредством установления резонансных частот f_мс-i, f_мр-i, f_сд-o.-i на момент диагностики методом МАСИ.

Наличие указанных отличительных признаков подтверждает соответствие предложенного способа критерию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами

Фигура 1 - Информативные спектры акустического отклика памяти о абсорбционно эмиссионных структурных изменениях при диагностировании участка железнодорожного рельса, на котором представлены на момент диагностики смещение частотного резонанса f_мс-i, определяющего процесс усталостного расслоения со структурными изменениями по границам зерен; смещение f_мр-i, определяющее образование магистральной трещины и, частотный резонанс f_мр-эт, определяющий эталонное значение угла ρ^* _экв.-эт; смещение f_сд-o.-i определяющее питтинг и другие усталостные явления.

Фигура 2 - Стилизация развития деградации зеренных кристаллических решеток и взаимодействия пинингуемых ими магнито-силовых витков с потоком релятивистской плазмы - стоячих сверхзвуковых волн при зарождении зачатков субзерен.

Фигура 3 - Круги Мора эллипсоида интенсивностей полей разрушающих малоцикловых напряжений при сдвиге-отрыве модулированных релаксационными колебаниями, которые определяют физико-механические свойства металла на фоне огибающих кругов предельных напряжений по Н.А.Цитовичу [12], А.Н.Зеленину [13] и М.М.Протодьяконову [14] с учетом суммарной величины структурного жесткого и пластического сцепления по Н.Н.Маслову [15], где ρ^* - угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей [16], или угол внутреннего трения по Л.К.Полингу [15], иначе угол разориентации конгломератов зеренных кристаллических решеток, определяемый как угол, обеспечивающий страгивание относительно друг друга постепенно наклоняемых поверхностей с квази-хрупкой зоной разрушения и с естественной шероховатостью расколотых кусков металла, полученных при испытании на ударный изгиб от образца «Менаже».

ОПИСАНИЕ В СТАТИКЕ СПОСОБА ПРОГНОЗА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ПО «МАСИ».

За счет использования коэффициента перехода к текущим физико-механическим параметрам

корректность которого обеспечивается взвешиванием спектральных полос оконной функцией Хэмминга [6, 7], позволяющей одновременно устанавливать:

эталонное значение: ρ^* _экв.-эт на момент диагностики по одной из максимальных амплитуд частотных резонансов f_мс-эт; f_мр-эт; f_сд-о-эт, явно выраженной на фоне зон эталонных значений, и, текущее значение ρ^* _экв-1, фигура 1, обеспечивается прогноз остаточного ресурса, в том числе и по зависимости

корректность которой по одной из основных величин ρ^* _экв-i, учитывающей процесс деградации, периодически выборочно, по требованию Заказчика, экспериментально дублируется величиной диаметра абразивного зерна d^* _аз-i на момент диагностики и теоретически по зависимости

Об указанном Доцент МГГУ, к.т.н. Берман Дмитрий Валерианович говорил: «Найден оригинальный способ определения прогноза остаточного ресурса техники МПС, методом анализа структурных изменений в металле, которые отражают специфические конфигурации магнитно-силовых витков торсионных полей, охватывающих дефекты, фигура 2''. Этот способ является принципиально новым, так как базируется на рассмотрении текущих углов трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей ρ^* _мс-i, ρ^* _мр-i и ρ^* _сд-о-i зеренных кристаллических решеток, предопределяющих изменение структурной циклической жесткости в процессе эксплуатации с учетом причин деградации, что четко регистрируется смещением резонансов к своим минимальным значениям в трех наиболее информативных частотных диапазонах: Инфра-ЗК, ЗК и МЦЧ, причем в диапазоне ЗК отслеживается также на момент диагностики эталонное значение частотного резонанса f_мр-эт за счет оконной функции Хэмминга при БПФ, определяющее ρ^* _мр-эт.

Метод анализа структурных изменений - МАСИ, иначе метод спектрального анализа принудительного акустического отклика памяти адсорбционно эмиссионных структурных изменений базируется на определенных узких диапазонах спектра структурных колебаний:

f_мс=17,82558814÷50,2 Гц, отражающих развитие питтинга и язв; f_мр=81,67956689÷433,84 Гц, отражающих расслоение без обезуглероживания; f_сд-о=1899,668736÷2674,2562 Гц, отражающих развитие трещин с обезуглероживанием.

С одной стороны, в указанных диапазонах практически отсутствуют влияния спектров частот собственных колебаний объекта, с другой, формируется память об абсорбционно эмиссионных структурных изменениях. Это объясняется тем, что форма и частота собственных колебаний зависят от массы, ее геометрий и упругости, а форма и частота структурных колебаний зависят от массы атомов кристаллических решеток, их геометрии и упругости химических связей. Таким образом, если на базе спектров собственных колебаний экспертиза промышленной безопасности, оценивая помехонезащищенный параметр - амплитуду, обеспечивает экспертное назначение времени безаварийной работы объекта с достоверностью не более 40%, то структурные колебания информативных спектров позволяют производить прогноз остаточного ресурса и определение физико-механических параметров по наиболее помехозащищенному параметру - частоте, что обеспечивает 94% достоверность. Итак, на момент диагностики по «МАСИ» установливаются следующие текущие физико-механические параметры:

σ_в, МПа; σ_т, МПа; σ_уд, %; Ψ_су, %; ρ_оп, кг/м³; Е^* _д, ГПа; С^* _L, м/с; τ_сд-о, МПа; μ, МПа·с; ω, ГПа/с; KCU^-40, МДж/м²; Н_w-мв, МДж/м³; K_1c-f, МПа·с^1/2; габариты дефектов h_мс; b_мр и l_сд-о, смотри таблицу 3.

При диагностике по «МАСИ» не требуется остановка производства, на ее достоверность не влияют внешнее магнитное поле Земли и посторонние электромагнитные излучения с точки зрения расположения объекта, как при диагностике магнитной памяти.

«МАСИ» соответствует правилу ГИБСА - закону термодинамики многофазных и многокомпонентных систем, так как каждой фазе соответствует свой термодинамический потенциал, определяющий параметры состояния материала объекта, в том числе, теплофизические и энергетические. Поэтому определенным информативным спектрам частот соответствует внутренняя энергия, связанная со свободной поверхностной энергией, определяющей кристаллографическую форму структуры материала зависимостью ГИБСА - ГЕЛЬМГОЛЬЦА. Таким образом, частотные резонансы f_мс, f_мр и f_сд-о, являясь специфическими для различных деградационных состояний объекта, позволяют рекомендовать оптимизацию динамического нагружения автоколебательной системы: МАШИНА - среда)).

Для определения физико-механических параметров диагностируемого металла используется графо-аналитический аппарат [11]. Он представляет контур известной диаграммы «НАГРУЗКА-СМЕЩЕНИЕ», фигура 3, образующейся при записи процесса по определению ударной вязкости на образцах «МЕНАЖЕ», преобразованной из Декартовых координат в Полярные координаты. В нем нашли место круги Мора, определяющие предел прочности на сжатие, предел прочности на одноосное растяжение, вектор напряжения сцепления, вектор поляризации в момент разрушения, ядро повышенного давления при ПД, вектор напряжения сдвига - отрыва и многое другое. Указанный графо-аналитический аппарат [11] по Патенту РФ №2127349 используется в ИГД им. А.А.Скочинского с 1985 года и позволил разработать оптимальные геодинамические параметры породоразрушающего инструмента для ковшей экскаваторов и рыхлителей бульдозеров, что повысило ресурс инструмента по сравнению с ресурсом лучших мировых аналогов в 6-8 раз.

ДИАГНОСТИКА ПО «МАСИ»

1. Вводятся эталонные (исходные) значения:

Е^* _д, ГПа - модуля упругости;

ρ_оп, кг/м³ - объемной плотности;

σ_B, МПа - временного предела прочности при растяжении;

σ_т, МПа - предела текучести;

l_уд, % - относительного удлинения;

Ψ_су, % - относительного сужения.

2. Устанавливается кристаллическая среда диагностируемого объекта, так как при анизотропной, характерной для литья или сварного шва, следует применять коэффициент 0,62 при определения С^* _L - скорости продольной звуковой волны и 1,0555 для поликристаллической, характерной для проката поковки, штамповки и монолита пород.

3. Устанавливается угол трения адсорбировавшейся влаги: ρ', на адсорбенте. Адсорбент, например, имеющий химический состав стали, обеспечивает угол трения адсорбировавшейся влаги, равный ρ'=16°.

4. Индикатор локальных спектров «DIM-2004», после быстрого преобразования Фурье со взвешиванием оконной функцией Хэмминга аналогового сигнала акселерометра «KD-45», выдает на момент диагностики резонансы, фигура 1, в трех частотных диапазонах: f_мс-i; f_мр-i; f_сд-o.-i и, в основном, частотный резонанс памяти о эталонном значении в диапазоне: f_мр-эт, с учетом причин деградации, которые переводятся в углы трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей ρ^* _мс-i; ρ^* _мр-i: ρ^* _сд-о.-i и ρ^* _мр-эт в соответствии с таблицей 1.

5. По углам ρ^* _мс-i; ρ^* _мр-i; ρ^* _сд-o.-i из таблицы 1 соответственно определяются габариты максимального дефекта h_мс-i - по глубине, h_мр-i - по ширине и l_сд-o.-i - по длине на текущий момент.

6. По соотношениям трех резонансных частот f_мс-i; f_мр-i; f_сд-o.-i и соответствующих им углов трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей зеренных кристаллических структур ρ^* _мс-i; ρ^* _мр-i; ρ^* _сд-o.-i определяются причины деградации по таблице 2.

7. Максимальный по величине из углов ρ^* _мс-i; ρ^* _мр-i по таблице 1 патента РФ №2193772 [8] переводится в текущую эквивалентную частоту f_{сд-о.-1-экв.} для расчетов по «МАСИ» при одном из указанных углов, равном 45°, в f_{сд-о.-i-экв.} переводится ρ^* _сд-о.-i. В f_{сд-о. экв-эт} также переводится ρ^* _мр-эт.

8. Указанное вводится в компьютер и начинается расчет по алгоритму метода спектрального анализа принудительного акустического отклика памяти эмиссионно адсорбционных структурных изменений - «МСАПАОПЭАСИ» или иначе «МАСИ», пример которого представлен в таблице 3. В том числе, периодически или выборочно, по требованию Заказчика, производится дублирование величины диаметра абразивного зерна d^* _аз-i по зависимости п.137. таблицы 3.

ПРИМЕР ОСНОВНОГО ДОКУМЕНТА, ВЫДАВАЕМОГО ЗАКАЗЧИКУ ПОСЛЕ ДИАГНОСТИКИ ПО МАСИ

- объект: железнодорожный рельс: Р65-Т1-М76Т-25-3/2 ГОСТ Р 51685-2000;

- среда: поликристаллическая;

- угол трения адсорбировавшейся влаги: 16°;

- причина деградации: «M+N» малоцикловое нагружение (карст под шпалами);

-дата: 04.11.03.

№Физико-механический параметрЗначения на начало эксплуатации (эталонные)Значения на момент диагностикиЗначения на момент полной деградации1ρ^* _экв, град. - эквивалентный угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей20,96538,545,02f_{сд-о.-экв}, Гц - эквивалентная частота сдвига-отрыва, соответствующая ρ^* _мах=ρ^* _экв2547,4232142,871899,66873ρ_оп, кг/м³ - объемная плотность металла7800780078704σ_в, МПа - временный предел прочности фазового состава и структуры металла при одноосном растяжении.1190394,616223,8635σ_т, МПа - предел текучести фазового состава и структуры металла.825273,508155,1996σ_сж, МПа - минимальный предел прочности при одноосном сжатии, определяющий начало сдвиговых и отрывных деформаций на МЦЧ625,242161,095981,26357Ψ_су, % - относительное сужение4129,922826,1168δ_уд, % - относительное удлинение149,053867,48969С^* _L, м/с - продольная скорость звука5050,48663685,98523217,159910Е^* _д, ГПа - модуль упругости210111,85685,2114811d^* _сз, м - величина субзерна0,0000130,000028640,0000427912d^* _аз, м - величина текстуры, покрытой зачатками субзерен по Д.В.Берману0,000275260,000365590,000432913μ, МПа·с - динамическая вязкость4,655683,397842,965614τ_сд-о МПа - напряжение сдвига-отрыва по А.В.Берману146,78148,661827,612515ω, ГПа/с - спектральная плотность энергии поглощения-излучения при накоплении малоцикловой усталости и восстановлении фазового состава и формы структуры по В.М.Берману375,02066104,275952,4547516K_1c-f, МПа·м^1/2 - циклическая трещиностойкость71,8065844,6208834,543517KCU^-40, МДж/м² - ударная вязкость;0,245530,177990,1400217H_w-мв, МДж/м³ - энергоемкость разрушения8,3141783,16751,82557318Т_i - наработка после пропуска N-ого количества млн.тонн брутто 470 19ΔТ_п, мес. - прогноз остаточного ресурса в соответствии с причиной деградиции, млн.тонн брутто. 174,222 20h_мс, мм - габарит максимальных дефектов по высоте1,52,5310,0921b_мр, мм - габарит максимальных дефектов по ширине 2,148 22l_сд-о, мм - габарит максимального дефекта по длине объекта 6,18 23=0,25·τ_сд-о·l_п.н, МДж/м² - величина поверхностной энергии, иначе механическая и термодинамическая характеристика межфазной поверхности с длиной периметра l_п.н.0,1083670,068380,05270324C˜_ц.с.ж..=13,9·f_{сд-о.-экв} ²·h_мс ³·ρ_оп, МН/м² - циклическая изгибная структурная жесткость0,002110,0079090,4018589

Использованная документация

1. Патент РФ №2020476 по G 01 N 29/14, Бюл.18, от 30.09.94.

2. Патент РФ №2217742 по G 01 N 29/14; 3/32; 29/00, Бюл. 33 от 27.11.03.

3. Ультразвук. Маленькая энциклопедия. Глав. Ред. И.П.Голямина. - М.: «Советская энциклопедия», 1979. - 400 с. (111 с.).

4. Физическая энциклопедия. Том 4. Главный редактор A.M.Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия. 1994. - 704 с. (617 с.).

5. Физическая энциклопедия. Том 1. Главный редактор A.M.Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия. 1998. - 704 с. (591 с.).

6. Воробьев В.И., Грибунин В.Г. Теория и практика вейвлет-преобразований. ВУС, 1999.

7. COMPLEKX WAVELETS FOR SIUFT INVARIANT ANALYASIS AND FILTERING OF SIGNALS. Nick Ringsbury. Signal Proceaaing Group, Dept. of Engineering, University of Cambridge, Cambridge CB2 1PZ, UK.

8. Патент РФ №2193772 от 05.03.2001, «Способ прогноза остаточного ресурса стальных металлоконструкций». Берман А.В., Берман Д.В., Артеменко А.И., Шахмейстер Ю.Л., Воронцова И.А., Берман О.А., Штейнцайг P.M., Хаспеков П.Р. Бюл.33 от 27.11.2002.

9. Mohr O. Abhandlunen aus dem Gebiete der technischen Mechanik, 2 Aufl., Berlin, 1914, S.192-235.

10. Надаи А. Пластичность и разрушение твердых тел. М.: Иностранная литература 1954. 637 с.

11. Патент РФ.№2127349. Породоразрушающий инструмент. Берман А.В., Берман Д.В., Берман Ал.Д., Берман Ан.Д., Берман Т.И., Берман О.А. М.: Бюл.№7 от 10.03.99 - 40 с.

12. Цитович Н.А. Механика грунтов. М.: Высшая школа. 1979 - 272 с.

13. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическим способом. М.: Машиностроение. 1968. - 375 с.

14. Протодьяконов М.М. Материалы для урочного положения горных работ. Ч.1 М.: Изд. ЦК горнорабочих. 1926 - 306 с.

15. Маслов Н.Н. Прикладная механика грунтов. М.: Машстройиздат. 1949 - 64с.

16. Берман А.В. Концепция взаимодействия породоразрушающего инструмента ковшей экскаваторов и рыхлителей бульдозеров с массивом забоя. Науч. сообщения ННЦ ГП-ИГД им. А.А.Скочинского. №307. Люберцы-Московской области, 1998. - 19-25 с.

17. Полинг Л.К., Полинг П.К. Химия. Перевод с английского B.C. Сахорова под редакцией М.Л. Карапетьянца. М.: Мир. 1978. - 687 с.

18. Отчет ННЦ ФГУП ГП - ИГД по договору №01202002. О/044 «Разработка методики оценки остаточного ресурса участков стальных трубопроводов из труб нефтегазового сортамента с развивающимися под влиянием условий эксплуатации дефектами на основе способа регистрации активного акустоэмиссионного отклика». Ответственные исполнители: Берман А.В. и Берман Д.В. 2002 - 135 с.

19. Патент РФ №2191377 от 12.09.2000 «Способ прогноза остаточного ресурса механических систем при неразрушающем анализе отклика акустоэмиссионного излучения». Берман А.В., Берман Д.В., Артеменко А.И., Кобулашвили Г.Л., Бегадзе Ш.К., Гавашели Л.Ш., Берман Ан.Д., Берман Ал.Д, Артеменко Ан.Ан., Кобулашвили В.Г., Берман Т.И., Воронцова И.А., Берман О.А. М.: Бюл.№29 от 20.10.2002 -18 с.

20. Позин Е.З. Сопротивление углей разрушению инструментом. М.: Наука. 1972 - 450 с.

21. Отчет ООО «ФИРМА «ГЕОТЕХПРОГРЕСС» по НИР №41.003.1.1.29.12. Разработка инженерных методов оптимизации нагрузок экскавационной техники типа «ЭГ-М» и акустоэмиссионного экспресс-метода определения остаточного ресурса металлоконструкций горно-транспортных машин и механизмов. Отв. Исполнители: А.В.Берман и Д.В.Берман. М. 2002 № Гос.регистрации 01.20.03.02.630, Код ВНТИЦ: 16.4000.4890320 от 11.03.03.

22. Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. 4-е изд. Л.: Наука. 1972 - 368 с.

23. Лейбов Б.М. Методология исследования структуры ископаемых углей. М.ИГД им. А.А.Скочинского. 1975 - 49с.

24. Берман В.М. Исследование и создание систем привода горных машин с турбомуфтами и гидрообъемными передачами. / Автореферат докторской диссертации / М.ИГД им. А.А.Скочинского. 1971 - 40 с.

25. Мохначев М.П., Присташ.В.В. Динамическая прочность горных пород. М.: Наука. 1982 - 141 с.

26. Берон А.И., Казанский А.С., Лейбов Б.М., Позин Е.З. Резание угля. М.: Госгортехиздат. 1962 - 439 с.

27. Фабрикант Н.Я. АЭРОДИНАМИКА. T.I и Т.2. М.-Л.: Изд.Технико-теоретической литературы. 1949 - 624 с.

28. Баркан Д.Д. Виброметод в строительстве. М.: Гос.Издат.Лит. по Строительству, Архитектуре и Стройматериалам. 1959 - 313 с.

29. Воронков Г.Я., Штейнцайг P.M., Берман А.В. Тенденции совершенствования ресурсосберегающих технологий разрушения горных пород. Научные сообщения №319. Техника и технология открытой и подземной разработки месторождений. Люберцы. ННЦ ГП-ИГД им. А.А.Скочинского. Информационно-аналитический центр. 2001. - 135-153 с.

30. Штейнцайг P.M., Воронков Г.Я., Берман А.В. Пути повышения качества рабочего процесса машин типа КСМ-2000Р. Журнал: «Горная промышленность» №4. М.: Издательство фирмы «КРУПП ФЁРДЕРТЕХНИК ГМБХ» 1998. - 13-54 с.

31. Патент РФ №2193772 от 05.03.2001 «Способ прогноза остаточного ресурса металла горношахтного оборудования». Рубан А. Д., Берман А.В., Александров В.Е., Мерзляков В.Г., Шкуратник В.Л., Бурыгин А.Г., Красников Ю.Д., Берман Д.В., Этингоф Е.А., Шахмейстер Ю.Л. М.: Бюл. №33 от 27.11.2002.

32. Отчет по НИР договора 0193135000. Исследование возможности снижения износа инструмента и удельных энергозатрат при взаимодействии инструмента с массивом. Научный руководитель и ответственный исполнитель: А.В.Берман. № Гос.Регистации 01860085687, Инв. №02870081321. ИГД им. А.А.Скочинского. 1987. - 142 с.

33. Авчян Г.М. Физические свойства осадочных пород при высоких давлениях и температурах. М.: Недра. 1972 - 144 с.

34. Физическая энциклопедия. Том 2. Главный редактор A.M.Прохоров. М.: Большая Российская энциклопедия. 1998 - 703 с. (89 с.)

35. Балтер М.А. ФРАКТОГРАФИЯ - средство диагностики разрушенных деталей. М.: Машиностроение. 1987 - 160 с.

36. Брадис В.М; Четырехзначные математические таблицы. М.: Просвещение. 1986. - 96 с.

37. Викторов И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике. М.: Недра. 1966 - 167 с.

38. ВРД 39-1.10-004-99. Методические рекомендации по количественной оценке состояния магистральных газопроводов с коррозионными дефектами, их ранжирования по степени опасности и определению остаточного ресурса. М.: Производственное объединение «СПЕЦНЕФТЕГАЗ». (Ирц Газпром.) 2000. - 51 с.

39. Александров Е.В. Закономерность передачи энергии при ударе.

Открытие внесено в Государственный реестр открытий СССР 18.12.1962 за №13 с приоритетом от 30.10.1957 г.

40. ГОСТ 25.502-79. Расчеты и испытания на прочность в машиностроении. Методы механических испытаний металлов. Методы испытаний на усталость. М.: Издательство стандартов. 1986. - 34 с.

41. Шубников В.А. КРИСТАЛЛОГРАФИЯ. Том 1.1956-95 с, Том 4. 1957 - 399 с, Том 8. 1963 - 617 с.

Использование: для прогноза остаточного ресурса оборудования. Сущность: заключается в том, что экспертиза промышленной безопасности металла диагностируемого объекта проводится методом спектрального анализа в трех наиболее информативных частотных диапазонах: f_мс=17,8255881÷50,20 Гц; f_мр=81,67956689÷433,89 Гц; f_сд-о=1899,668736÷2674,256228 Гц. При этом для определения прогноза остаточного ресурса и текущих физико-механических параметров используется коэффициент перехода

- корректность которого обеспечивается взвешиванием спектральных полос оконной функцией Хэмминга, позволяющей одновременно устанавливать:

- эквивалентный эталонный угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей с учетом деградации на момент диагностики по одной из максимальных амплитуд частотных резонансов явно выраженной на общем фоне зон эталонных значений;

- эквивалентный угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей на момент диагностики с учетом деградации по максимальным амплитудам частотных резонансов;

- эквивалентный угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей на момент полной деградации. Технический результат: упрощение диагностики при оценке прогноза остаточного ресурса и текущих физико-механических свойств в промышленных условиях без ущерба ее точности. 2 з.п. ф-лы, 4 табл., 3 ил.

1. Способ прогноза остаточного ресурса неразрушающим контролем при проведении экспертизы промышленной безопасности металла диагностируемого объекта методом спектрального анализа принудительного акустического отклика памяти эмиссионно-адсорбционных структурных изменений при быстром преобразовании Фурье с взвешиванием спектральных полос оконной функцией по отдельным информативным частотам, включающий анализ физико-механических свойств исходного материала и амплитудно-частотного спектра на момент диагностики в трех наиболее информативных частотных диапазонах: f_мс=17,8255881÷50,20 Гц; f_мр=81,67956689÷433,89 Гц; f_сд-о=1899,668736÷2674,256228 Гц по частотному параметру - смещению резонансных частот к своим минимальным значениям, отличающийся тем, что для определения прогноза остаточного ресурса и текущих физико-механических параметров используется коэффициент перехода

корректность которого обеспечивается взвешиванием спектральных полос оконной функцией Хэмминга, позволяющей одновременно устанавливать

- эквивалентный эталонный угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей с учетом деградации на момент диагностики по одной из максимальных амплитуд частотных резонансов, явно выраженной на общем фоне зон эталонных значений;

- эквивалентный угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей на момент диагностики с учетом деградации по максимальным амплитудам частотных резонансов;

- эквивалентный угол трения структурных неоднородностей естественных шероховатостей на момент полной деградации,

и тем самым определять механические свойства, в том числе циклическую трещиностойкость на момент диагностики по зависимости

K_1c-f-i=[К_1с-f-эт·k_ρ+К_1с-f-д]/[1+k_ρ],

а прогноз остаточного ресурса определять по зависимости

ΔТ_п=Т_i·[K_1c-f-i-K_1c-f-д]/[K_1c-f-эт-K_1c-f-i],

где K_1c-f-эт - эталонная циклическая трещиностойкость;

K_1c-f-д - циклическая трещиностойкость на момент аварии;

Т_i - время эксплуатации на момент диагностики

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что корректность прогноза остаточного ресурса, базирующуюся на одной из основных величин , учитывающей процесс деградации, функционально связанной с величиной абразивного зерна, периодически экспериментально дублируют величиной диаметра абразивного зерна d^* _аз-i как на момент диагностики прямым замером, так и теоретически по зависимости

где σ^* _яо-i - диаметр ядра повышенного давления Буссинесска для разупрочненной массы на момент диагностики;

σ^* _p-i - диаметр круга Мора, определяющий предел прочности при одноосном растяжении для разупрочненной массы на момент диагностики;

σ^* _аз-i - величина диаметра конгломерата из субзерен покрытого зачатками субзерен на момент диагностики.