Регистрация / Вход
Прислать материал

14.578.21.0020

Аннотация скачать
Постер скачать
Презентация скачать
Общие сведения
Номер
14.578.21.0020
Тематическое направление
Транспортные и космические системы
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Название доклада
Разработка и внедрение портативных средств неразрушающего контроля остаточных напряжений в ответственных изделиях железнодорожного транспорта на основе создания нового методического подхода и научно-методологических разработок прямого неразрушающего рентгеновского метода определения механических напряжений в элементах верхнего строения пути и подвижного состава.
Докладчик
Рожнов Андрей Борисович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Целью реализуемого проекта является разработка портативного рентгеновского дифрактометра (ПРД) и методических рекомендаций по определению неразрушающим рентгеновским методом напряженного состояния, безопасной нагрузки и ресурса работы ответственных деталей железнодорожного транспорта.
Основными задачами проекта являются:
- разработка, конструирование и изготовление новой линейки ПРД и программного обеспечения к ним;
- опробование приборов, адаптация и разработка методик их применения для контроля остаточных механических напряжений в деталях железнодорожного транспорта.
Актуальность и новизна исследования
Актуальность проекта обусловлена необходимостью контроля уровня внутренних напряжений в ответственных деталях железнодорожного транспорта для снижения числа эксплуатационных разрушений деталей и повышения на этой основе безопасности движения транспорта в целом, а также отсутствием эффективных портативных средств неразрушающего контроля для решения этой задачи.
Разрабатываемый макет портативного прибора будет иметь принципиально новую конструкцию. Для использования прибора данной конструкции будет разработан новый рентгеновский метод определения напряженного состояния металлов, основанный на комбинации методов наклонов и поворотов, а также разработано новое программное обеспечение для регистрации, обработки и визуализации данных измерений, в результате испытаний и исследований макета. Будут получены новые данные о влиянии состояния поверхности и структуры сталей ответственных деталей железнодорожного транспорта на уровень внутренних остаточных напряжений.
Описание исследования

Комплекс прикладных научных исследований включал работы по разработке конструкции и функционала прибора (портативного рентгеновского дифрактометра (ПРД)) и программного обеспечения для него, изготовлению макета прибора и разработке нового рентгеновского метода измерения напряжений, испытаний и верификации прибора и проведения исследований на образцах деталей железнодорожного транспорта.  В процессе выполнения работ был разработан и использован ряд новых методов и методических рекомендаций, связанных с измерением напряженного состояния ответственных деталей железнодорожного транспорта.

При разработке неразрушающего рентгеновского метода определения напряженного состояния металлов эксплуатируемых ответственных деталей железнодорожного транспорта проведено моделирование напряженного состояния сталей, исследовано влияние поверхности и микроструктуры сталей на результаты рентгеновских измерений.

Разработана методика и проведена верификация разработанного рентгеновского метода определения напряженного состояния металлов эксплуатируемых ответственных деталей железнодорожного транспорта с использованием холоднодеформированных и отожженных тестовых образцов сталей при их нагружении трехточечным изгибом..

Разработаны и использованы методические рекомендации по подготовке поверхностей измеряемых деталей для применения неразрушающего рентгеновского метода определения напряженного состояния металлов.

Разработана конструкция и изготовлен макет портативного рентгеновского дифрактометра, а также специальное программное обеспечение и методические рекомендации по его применению. Для разработки специального программного обеспечения для ПРД использовано программирование в различных программных средах, а также разработана методика и проведены вычислительные эксперименты для отработки программного обеспечения.

Разработаны методики и проведены лабораторные исследовательские испытания, экспериментальные исследования и натурные испытания макета портативного рентгеновского дифрактометра на образцах сталей, используемых для изготовления ответственных деталей железнодорожного транспорта, фрагментах и натурных деталях железнодорожного транспорта.

Разработка методика определения ресурса эксплуатируемых ответственных деталей железнодорожного транспорта по результатам исследований остаточных напряжений с применением портативного рентгеновского дифрактометра.

Результаты исследования

К основным, наиболее значимым результатам проекта относятся:

-неразрушающий рентгеновский метод определения напряженного состояния металлов эксплуатируемых ответственных деталей железнодорожного транспорта, основанный на комбинации методов наклонов и поворотов, подтвержденный с помощью верификации другими средствами измерений;

-макет и технологическая оснастка портативного рентгеновского дифрактометра, эскизная конструкторская документация для его изготовления и  методические рекомендации по его применению;

-специальное программное обеспечение портативного рентгеновского дифрактометра для регистрации и обработки сигналов и спектров рентгеновского излучения;

-результаты исследований по влиянию шероховатости поверхности и микроструктуры сталей на точность и  результативность определения остаточных напряжений и разработанные на этой основе методические рекомендации по подготовке поверхностей деталей для применения неразрушающего рентгеновского метода;

-результаты экспериментальных исследований и натурных испытаний макета портативного рентгеновского дифрактометра по определению напряженного состояния эксплуатируемых ответственных деталей железнодорожного транспорта;

-методика определения ресурса эксплуатируемых ответственных деталей железнодорожного транспорта по результатам исследований остаточных напряжений с применением портативного рентгеновского дифрактометра.

По сравнению с существующими в настоящее время на рынке рентгеновскими приборами для определения напряженного состояния металлов ведущих зарубежных производителей разрабатываемый прибор  будет иметь более высокие эксплуатационные характеристики. При той же высокой точности измерений прибор будет позволять проводить измерения за более короткое время, будет иметь существенно меньший вес и более высокую радиационную безопасность. 

Практическая значимость исследования
Проект направлен на повышение эффективности диагностики состояния ответственных деталей грузового железнодорожного транспорта для обеспечения их надежной эксплуатации без разрушения и повышения на этой основе безопасности движения. В проекте создаются новые портативные средства неразрушающего контроля на основе рентгеновского метода измерения внутренних напряжений.

Применение портативных средств неразрушающего контроля остаточных напряжений в предназначено для контроля состояния и прогноза остаточного ресурса ответственных элементов верхнего строения пути и подвижного состава железнодорожного транспорта. К другим областям эффективного применения результатов относятся: транспорт, машиностроение, продуктопроводы, двигателестроение, ракетно-космическая техника, авиация, флот, строительство, атомная энергетика.

Прибор будет использоваться на предприятиях ж/д транспорта для измерения механических напряжений в ответственных элементах подвижного состава. Использование прибора в ж/д отрасли позволит обоснованно прогнозировать срок службы ответственных деталей грузовых вагонов, а также повысит безопасность ж/д транспорта путем понижения риска возникновения аварийных ситуаций за счет своевременного выявления и вывода из эксплуатации неработоспособных деталей
Постер

Poster_1.3 Д.ppt