|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Анализ возможностей создания системы бесконтактной высокоскоростной лазерно-ультразвуковой дефектоскопии рельсовНИР
- Руководитель НИР: Карабутов А.А.
- Участники НИР: Жаринов А.Н., Подымова Н.Б.
- Подразделение: Международный учебно-научный лазерный центр
- Срок исполнения: 11 декабря 2013 г. - 31 декабря 2014 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 13-02-13102
- Номер ЦИТИС: 01201376594
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Перспективные лазерные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.37.15 Физическая акустика газов, жидкостей и твердых тел
- 29.37.19 Излучение и прием звука
- 29.37.23 Акустические измерения
- 73.29.17 Безопасность движения на железнодорожном транспорте
-
Ключевые слова:
бесконтактное лазерное возбуждение ультразвука, электромагнитные акустические преобразователи, ультразвуковая дефектоскопия
-
Описание:
Настоящая работа направлена на создание методики полностью бесконтактной высокоскоростной лазерно-ультразвуковой дефектоскопии рельсов для обнаружения дефектов на ранних стадиях их развития. На основе разработанной методики будет создана мобильная система для проведения дефектоскопии рельсов как на стадии изготовления, так и в процессе эксплуатации путей. Данная система позволит обеспечить контроль в реальном масштабе времени при наличии только одностороннего доступа к исследуемому объекту. Применение возбуждаемых лазерным излучением широкополосных ультразвуковых импульсов в металлах и их бесконтактная регистрация с помощью электромагнитного акустического преобразователя являются принципиально новым подходом для ультразвуковой дефектоскопии. Данный подход позволит решить проблему обнаружения дефектов сложной формы и малых размеров, включая особо опасные усталостные трещины различных типов, не выявляемые традиционными пьезоэлектрическими преобразователями.
-
Основные результаты:
В настоящей работе проанализированы возможности создания нового метода бесконтактной лазерно-ультразвуковой дефектоскопии рельсов для выявления особо опасных дефектов, зарождающихся под поверхностью головки рельса.Проведенные модельные эксперименты показали принципиальную возможность предложенной методики для выявления подповерхностных трещин субмиллиметрового размера в головке рельса.Широкий частотный диапазон и малая пространственная протяженность лазерно-возбуждаемых ультразвуковых импульсов головных волн позволят адаптировать разрабатываемую систему под задачу выявления усталостных трещин на ранних стадиях развития в головке рельсов и тем самым повысить уровень безопасности движения поездов. Решение данной задачи является приоритетным в рамках междисциплинарной темы «Обеспечение безопасности, в том числе кибербезопасности на железнодорожном транспорте в интересах ОАО «Российские железные дороги».
- Добавил в систему: Подымова Наталья Борисовна
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 1 января 2014 г.-31 мая 2014 г. | Разработка теоретических основ бесконтактной высокоскоростной лазерно-ультразвуковой дефектоскопии рельсов |
| Результаты этапа: В ходе выполнения первого этапа проекта проведен статистический анализ остродефектных рельсов с точки зрения типа и места зарождения и локализации дефектов. Показано, что максимальный процент таких дефектов приходится на поперечные усталостные трещины, возникающие под поверхностью головки рельса. На основании этого в качестве зондирующих акустических волн в системе бесконтактной ультразвуковой дефектоскопии рельсов было предложено использовать так называемые головные волны, возбуждаемые импульсным лазерным излучением в приповерхностном слое исследуемого объекта (рельса). Проведенный теоретический анализ и модельные эксперименты показали, что данный тип волн наиболее чувствителен к неоднородностям, локализованным под поверхностью исследуемого объекта на глубине порядка нескольких длин волн. В результате теоретического анализа процесса импульсной лазерной термооптической генерации головных ультразвуковых волн в металлах получены временные и спектральные характеристики импульсов таких волн. На основе этих результатов определен минимальный размер достоверно обнаружимых вертикальных подповерхностных трещин при использовании для генерации ультразвука лазерных импульсов субмикросекундной длительности: диаметр (раскрыв) трещины от 3 мм, глубина залегания до 40 мм. Полученные данные были использованы для разработки конструкции бесконтактного приемника ультразвуковых импульсов головных волн на основе электромагнитного акустического преобразователя и определены оптимальные режимы его работы. По результатам проведенных исследований были выработаны общие технические требования к прототипу полностью бесконтактной системы для высокоскоростной лазерно-ультразвуковой дефектоскопии рельсов. | ||
| 2 | 1 июня 2014 г.-31 декабря 2014 г. | Экспериментальный анализ возможностей прототипа системы для высокоскоростной лазерно-ультразвуковой дефектоскопии рельсов |
| Результаты этапа: Выработаны технические требования к узлам и компонентам прототипа системы для высокоскоростной лазерно-ультразвуковой дефектоскопии рельсов и собран прототип данной системы. Проведен ряд экспериментов и получены систематизированные данные по результатам лазерно-ультразвуковой дефектоскопии модельных объектов с дефектами типа вертикальных трещин различного размера и локализации, а также по контролю реальных образцов остродефектных рельсов после эксплуатации. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".