Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора
технических наук: 05.02.11 – Методы контроля и диагностика в
машиностроении. — Санкт-Петербургский государственный
архитектурно-строительный университет. — Санкт-Петербург, 2007. —
77 с.
Целью диссертационной работы является повышение надежности и долговечности металлических конструкций путем выявления действительного НДС МК на основе научно-обоснованного подхода к комплексному применению методов и средств контроля и диагностики.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что:
Разработаны теоретические и практические положения по оценке действительного напряженно-деформированного состояния металлических конструкций, включающие предварительное выявление зон концентрации напряжений, оценку степени их опасности и определение в наиболее опасных из них действующих внутренних напряжений.
Разработаны способы обработки малоуглеродистых и низколегированных сталей, включающие в себя проведение деформационного, деформационно-термического и термического воздействий и позволяющие получить микроструктуру с требуемой степенью дисперсности, соответствующую различным состояниям поставляемого заводского проката, и способы ее магнитного контроля.
Установлена корреляционная связь между напряженностью магнитного поля рассеяния и действующими внутренними напряжениями при малоцикловом упруго-пластическом деформировании сталей с учетом их химического состава и исходной микроструктуры.
Предложен механизм, объясняющий изменение магнитного параметра от уровня внутренних напряжений, химического состава и исходной микроструктуры сталей при циклическом упруго-пластическом деформировании.
Разработаны частные (при известных микроструктуре и химическом составе сталей) и обобщенные графические и аналитические регрессионные зависимости безразмерных параметров и позволяющие оценить уровень действующих внутренних напряжений в зонах концентрации напряжений при нагружении и разгружении элементов конструкций и сварных соединений.
Разработаны и запатентованы способы определения действующих внутренних напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов.
Разработана экспериментально-расчетная методика выявления действительного напряженно-деформированного состояния металлических конструкций с учетом структуры и химсостава металла, структурной неоднородности зон сварных соединений и кинетики развития коррозионных повреждений на основе комплексного применения методов и средств контроля и диагностики.
Разработаны способы усиления сварных соединений и элементов металлических конструкций путем проведения восстановительной термической обработки за счет направленного изменения микроструктуры металла в локальных зонах концентрации напряжений с последующим магнитным контролем.
Разработана методика контроля напряженно-деформированного состояния элементов металлических конструкций в выявленных зонах концентрации напряжений за счет проведения магнитного мониторинга.
Практическая значимость диссертационной работы состоит:
В разработке способов получения микроструктур в малоуглеродистых и низколегированных сталях с заданной степенью дисперсности за счет проведения деформационной, деформационно-термической и термической обработок и способов ее поэтапного магнитного контроля.
В разработке и апробации способов определения внутренних напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов, включающих в себя предварительное выявление зон концентрации напряжений и оценку степени их опасности по величине приращения напряженности магнитного поля рассеяния (1 патент РФ и 2 решения о выдаче патентов РФ на изобретения). Способы могут быть использованы при диагностировании технического состояния металлических конструкций и оборудования в процессе изготовления, монтажа, эксплуатации, реконструкции и реновации в различных отраслях промышленности, что позволит повысить степень достоверности результатов измерений и выявить резервы несущей способности.
В апробации частных и обобщенных графических и аналитических зависимостей структурных, магнитных и механических параметров малоуглеродистых и низколегированных сталей при определении в контролируемых зонах действующих внутренних напряжений, и использовании их в прочностных расчетах при оценке напряженно-деформированного состояния эксплуатируемых металлических конструкций.
В разработке и апробировании в промышленных условиях (локомотивное депо ЗАО "Локомотив" ДО ОАО "Кировский завод", Санкт-Петербург) экспериментально-расчетной методики оценки напряженно-деформированного состояния металлических конструкций, учитывающей выявление зон локальных и общих коррозионных повреждений и структурной неоднородности сварных соединений, и последующего магнитного мониторинга внутренних напряжений в зонах концентрации напряжений.
В разработке способов усиления сварных соединений и элементов металлических конструкций за счет проведения контролируемой термической обработки локальных зон концентрации напряжений по разработанным режимам рекристаллизационного отжига и термоциклической обработки малоуглеродистых и низколегированных сталей.
В использовании результатов исследований, изложенных в диссертации, в учебных курсах "Технология конструкционных материалов", "Материаловедение" и "Технология сварки мостовых конструкций", читаемых в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете для студентов строительных специальностей и студентов специальности "Мосты и тоннели".
Целью диссертационной работы является повышение надежности и долговечности металлических конструкций путем выявления действительного НДС МК на основе научно-обоснованного подхода к комплексному применению методов и средств контроля и диагностики.
Научная новизна диссертационной работы состоит в том, что:
Разработаны теоретические и практические положения по оценке действительного напряженно-деформированного состояния металлических конструкций, включающие предварительное выявление зон концентрации напряжений, оценку степени их опасности и определение в наиболее опасных из них действующих внутренних напряжений.
Разработаны способы обработки малоуглеродистых и низколегированных сталей, включающие в себя проведение деформационного, деформационно-термического и термического воздействий и позволяющие получить микроструктуру с требуемой степенью дисперсности, соответствующую различным состояниям поставляемого заводского проката, и способы ее магнитного контроля.
Установлена корреляционная связь между напряженностью магнитного поля рассеяния и действующими внутренними напряжениями при малоцикловом упруго-пластическом деформировании сталей с учетом их химического состава и исходной микроструктуры.
Предложен механизм, объясняющий изменение магнитного параметра от уровня внутренних напряжений, химического состава и исходной микроструктуры сталей при циклическом упруго-пластическом деформировании.
Разработаны частные (при известных микроструктуре и химическом составе сталей) и обобщенные графические и аналитические регрессионные зависимости безразмерных параметров и позволяющие оценить уровень действующих внутренних напряжений в зонах концентрации напряжений при нагружении и разгружении элементов конструкций и сварных соединений.
Разработаны и запатентованы способы определения действующих внутренних напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов.
Разработана экспериментально-расчетная методика выявления действительного напряженно-деформированного состояния металлических конструкций с учетом структуры и химсостава металла, структурной неоднородности зон сварных соединений и кинетики развития коррозионных повреждений на основе комплексного применения методов и средств контроля и диагностики.
Разработаны способы усиления сварных соединений и элементов металлических конструкций путем проведения восстановительной термической обработки за счет направленного изменения микроструктуры металла в локальных зонах концентрации напряжений с последующим магнитным контролем.
Разработана методика контроля напряженно-деформированного состояния элементов металлических конструкций в выявленных зонах концентрации напряжений за счет проведения магнитного мониторинга.
Практическая значимость диссертационной работы состоит:
В разработке способов получения микроструктур в малоуглеродистых и низколегированных сталях с заданной степенью дисперсности за счет проведения деформационной, деформационно-термической и термической обработок и способов ее поэтапного магнитного контроля.
В разработке и апробации способов определения внутренних напряжений в изделиях из ферромагнитных материалов, включающих в себя предварительное выявление зон концентрации напряжений и оценку степени их опасности по величине приращения напряженности магнитного поля рассеяния (1 патент РФ и 2 решения о выдаче патентов РФ на изобретения). Способы могут быть использованы при диагностировании технического состояния металлических конструкций и оборудования в процессе изготовления, монтажа, эксплуатации, реконструкции и реновации в различных отраслях промышленности, что позволит повысить степень достоверности результатов измерений и выявить резервы несущей способности.
В апробации частных и обобщенных графических и аналитических зависимостей структурных, магнитных и механических параметров малоуглеродистых и низколегированных сталей при определении в контролируемых зонах действующих внутренних напряжений, и использовании их в прочностных расчетах при оценке напряженно-деформированного состояния эксплуатируемых металлических конструкций.
В разработке и апробировании в промышленных условиях (локомотивное депо ЗАО "Локомотив" ДО ОАО "Кировский завод", Санкт-Петербург) экспериментально-расчетной методики оценки напряженно-деформированного состояния металлических конструкций, учитывающей выявление зон локальных и общих коррозионных повреждений и структурной неоднородности сварных соединений, и последующего магнитного мониторинга внутренних напряжений в зонах концентрации напряжений.
В разработке способов усиления сварных соединений и элементов металлических конструкций за счет проведения контролируемой термической обработки локальных зон концентрации напряжений по разработанным режимам рекристаллизационного отжига и термоциклической обработки малоуглеродистых и низколегированных сталей.
В использовании результатов исследований, изложенных в диссертации, в учебных курсах "Технология конструкционных материалов", "Материаловедение" и "Технология сварки мостовых конструкций", читаемых в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете для студентов строительных специальностей и студентов специальности "Мосты и тоннели".