Способ контроля напряженно-деформированного состояния объекта Советский патент 1992 года по МПК G01B5/30 G01B7/16 

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля конструкций и может быть использовано для оперативного определения напряженно-деформированного состояния (НДС) в процессе эксплуатации для геометрически сложных объектов.

Преимущественной областью использования является тепловая и атомная энергетика.

Известен способ определения деформаций в поперечных сечениях горизонтально закрепленных изделий, заключающийся в том, что в точках исследуемого поперечного сечения закрепляют тензодатчики, поворачивают изделие относительно горизонтальной оси. фиксируют сигналы тензодатчиков.

Недостатком известного способа является то, что определение деформаций возможно лишь для горизонтально закрепленных изделий, для которых имеется возможность поворота относительно продольной оси. Напряженное состояние, обусловленное режимными параметрами возмущающего воздействия, не связанными с изменением пространственного положения тела, в данном случае не устанавливается.

Известен способ контроля НДС металлических деталей, включающий нагружение объекта эксплуатационной нагрузкой, циклическое измерение параметров объекта в его точках и установление напряженно-деформированного состояния.

D1

Недостаток известного способа заключается в том, что для его применения необходимым является требование выявления в каждом цикле нагружения момента достижения нагрузкой одного и того же стабильно воспроизводимого уровня, что неприемлемо для объектов тепловой и атомной энергетики, поскольку большое число факторов эксплуатационного нагружения (давление, температура теплоносителя, тепловое поле самой конструкции и т.п.), вызывающих появления напряжений, не поддается фиксации на одном и том же уровне. Реализовать их стабильное состояние, причем одновременно, не представляется возможным из-за нарушения нормального режима эксплуатации. Стабильно воспроизводимый уровень нагрузки для рассматриваемых объектов может наблюдаться только на разгруженной конструкции, что не соответствует эксплуатационным условиям.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ контроля напряженно-деформированного состояния объекта, заключающийся в том, что в процессе первого цикла эксплуатационного нагружения, включающего экстремальные значения действующих нагрузок, измеряют нагрузки и распределение деформаций в объекте и по результатам измерений устанавливают зависимости деформаций в заданных точках объекта от характерных независимых нагрузок, в процессе последующих циклов эксплуатационного нагружения объекта контролируют характерные нагрузки, по которым с учетом ранее полученных зависимостей определяют напряженно-деформированное состояние объекта в каждый момент его эксплуатации и оценивают точность определения деформаций.

Однако данным способом не обеспечивается точность и необходимая достоверность определения деформаций в результате его реализации на режимах, отличных от тех, на которых проводились прямые измерения деформаций.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу в процессе первого цикла эксплуатационного нзгружения, включающего экстремальные значения действующих нагрузок, измеряют нагрузки и распределение деформаций в объекте и по результатам измерений устанавливают зависимости деформаций в заданных точках объекта от характерных независимых нагрузок, в процессе последующих циклов эксплуатационного нагружения объекта контролируют характерные нагрузки, по которым с учетом ранее полученных зависимостей определяют напряженно-деформированное состояние объекта в каждый момент его эксплуатации и оценивают точность определения деформаций в процессе второготдикла эксплуатационного нагружения объекта, режим которого отличен

0 от режима первого цикла, контролируют распределение деформаций в объекте и измеренные значения деформаций сравнивают с рассчитанными по зависимостям, полученным в первом цикле, а оценку точ5 ности определения деформаций осуществляют по результатам сравнения.

На чертеже изображена схема реализации предлагаемого способа.

0 Изобретение осуществляют следующим образом.

Объект, например корпус паровой турбины, оснащается средством измерения деформаций, а также средствами измере5 ния параметров нагружения, например тензодатчиками (точка 1), термопарами (точки 2 - Т датчиками давления (точка 1). Средства измерений подключаются к соответствующей аппаратуре, позволяющей

о регистрировать параметры эксплуатационных нагрузок и деформаций в точках конструкции объекта во всем диапазоне их изменения, Производят нагружение объекта экстремальными эксплуатационными

5 нагрузками первого цикла. В первый цикл включают один или более режимов нагружения объекта, например для паровых турбин - режим пуска из холодного состояния, режим выхода на мощность, реQ жим останова. В течение первого цикла регистрируют как деформации, так и параметры нагружения, причем число замеров определяют по следующему правилу: оно должно быть больше в 3 - 5 раз, чем число

с параметров в наборе, но не таким большим, чтобы каждое последующее измерение отличалось от предыдущего на величину, меньшую цены деления измерительного прибора,

Q Устанавливают соответствие между измеренными значениями деформаций и параметров нагружения, например, в форме уравнения регрессии. Определяются наиболее значимые факторы. Например, для продольной компоненты напряжений (ffm) и окружной (0t) из общей зависимости от всех факторов в результате определения соответствия в форме линейной регрессии оказались значимыми факторы:

давление пара в точке 1, разность температур по толщине (Ti - 12). разность температур в продольном направлении (Та - Тз):

С7т 2,05р - 2,098 ЛТ1 -2 - 1,84 ДТ2-з Ot 3,25р-2.947ДТ1-2 -1,8бДТ2-з.

Вычисляется среднеквадратическая ошибка аппроксимации, показывающая точность определения напряжений по полученной зависимости и относящаяся к режимам первого цикла.

Производят второй цикл нагружения, состоящий из одного или более режимов нагружения, отличающихся от режимов первого цикла. В процессе нагружения регистрируют параметры установки и деформации как в первом цикле. Подсчитывают напря- жения по зависимости, полученной после первого цикла, и сравнивают с полученными после второго цикла путем вычисления среднеквадратической ошибки аппроксимации относительно величин напряжений, полученных из измерений при других режимах эксплуатации. Эта величина служит оценкой точности определения напряжений и мерой достоверности построенных зависимостей.

Редактор М.Петрова

Составитель С.Тихонов Техред М.Моргентал

Формула изобретения Способ контроля напряженно-деформированного состояния объекта, заключающийся в том, что в процессе перво о цикла эксплуатационного нагруженич объекта, включающего экстремальные значения действующих нагрузок, измеряют нагрузки и распределение деформаций в объекте и по результатам измерений устанавливают зависимости деформаций в заданных точках объекта от характерных независимых нагрузок, в процессе последующих циклов эксплуатационного нагружения объекта контролируют характерные нагрузки, по которым с учетом ранее полученных зависимостей определяют напряженно-деформированное состояние объекта в каждый момент его эксплуатации и оценивают точность определения деформаций, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности контроля, в процессе второго цикла эксплуатационного нагруженил объекта, режим которого отличен от первого цикла, контролируют распределение деформации в объекте и измеренные значения деформаций сравнивают с рассчитанными по зависимостям, полученным в первом цикле, а оценку точности определения деформаций осуществляют по результатам сравнения.

Корректор В.Петраш

Изобретение относится к способам неразрушающего контроля конструкций и может быть использовано дня оперативной ди агностики напряженно-деформирован мог о состояния в процессе эксплуатации. Ноль изобретения - повышение достоверности контроля. Для этого как в процессе первого, так и второго циклов эксплуатационного на- гружения объекта измеряют нагрузки и распределение деформаций в объекте, по результатам измерений в процессе первого цикла устанавливают зависимость деформаций в объекте от характерных независимых нагрузок, а по результатам измерений в процессе второго цикла осуществляют оценку точности определения напряженно- деформированного состояния объекта по результатам измерений характерных нагрузок в процессе последующей эксплуатации объекта. 1 ил. XJitA JJ днш