Ультразвуковой метод одновременного контроля остаточных напряжений и толщины изделия

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Из-за различий в модах при передаче и приеме ультразвука, а также в сигналах в случае использования метода критически преломленных продольных волн для измерения напряжений в материале и метода распространяющегося перпендикулярно поверхности эхосигнала для измерения толщины, необходимо использовать различные датчики и оборудование при одновременном измерении напряжений и толщины. Сочетая моделирование методом конечных элементов (МКЭ) в программном пакете Comsol с экспериментальными исследованиями, определялось влияние угла падения зонда, расстояния между зондами и температуры на ультразвуковые волны, а также проанализирована связь между расстоянием между зондами и коэффициентом напряжения измеряемого компонента (K). Предложен новый синхронный ультразвуковой метод определения остаточного напряжения и толщины. В этом методе используется наклонный раздельно-совмещенный преобразователь, а в качестве ультразвуковой волны — критически преломленная продольная волна (КПП-волна) для выявления напряжений и синхронно генерируемые поперечные волны для измерения толщины. Впервые выведена формула для ультразвукового измерения толщины на основе наклонного падения. С помощью самостоятельно разработанного оборудования были проведены эксперименты по ультразвуковому контролю на ступенчатом испытательном блоке и нагруженных консольных балках для проверки точности и достоверности предложенного синхронного метода определения напряжений и толщины. Данный метод имеет значительные перспективы применения в инспекции или онлайн-мониторинге сосудов высокого давления, связанных с усталостными и коррозионными характеристиками.

Об авторах

Вэньтун Чжао

Шанхайский технологический институт

Автор, ответственный за переписку.
Email: zb521a@sina.com
Китай, 201418 Шанхай

Бин Чжоу

Шанхайский технологический институт; ООО «Сучжоу Айсиерти Технолоджи»

Email: zb521a@sina.com
Китай, 201418 Шанхай

Вэньруй Бай

Шанхайский технологический институт

Email: zb521a@sina.com
Китай, 201418 Шанхай

Чжаньюн Ван

Шанхайский технологический институт

Email: zb521a@sina.com
Китай, 201418 Шанхай

Список литературы

  1. Jinyao D., Kai S., Wenyu X., Guangming J., Chuang S. Application of Alternating Current Stress Measurement Method in the Stress Detection of Long-Distance Oil Pipelines % // J. Energies. 2022. V. 15 (14). P. 4965—4965. https://doi.org/10.3390/EN15144965
  2. Zhao Wei. Research on Stress Detection Methods of Steel Structures Using Critically Refracted Longitudinal Waves Ultrasonic Method // Sichuan Building Science Research. 2023. V. 49 (02). P. 58—66. https://doi.org/10.19794/j.cnki.1008-1933.2023.0021
  3. Chaki S., Ke W., Demouveau H. Numerical and experimental analysis of the critically refracted longitudinal beam // Ultrasonics. 2013. V. 53 (1). P. 65—69. https://doi.org/10.1016/j.ultras.2012.03.014
  4. Yu Wenguang, Li Yukun, Zhang Mengxian et al. Quantitative Analysis of Main Influencing Factors in Measuring Pipeline Stress Using Ultrasonic Method // Nondestructive Testing. 2019. V. 41 (8). P. 11—15. https://doi.org/10.11973/wsjc201908003
  5. Nicolás P. Y. M. M., Flávio B. et al. Self-compensation methodology for ultrasonic thickness gauges // Ultrasonics. 2023. P. 135107105—107105. https://doi.org/10.1016/J.ULTRAS.2023.107105
  6. Rose L.J. Ultrasonic Guided Waves in Solid Media. Cambridge University Press, 2014. P. 06—15. https://doi.org/10.1017/CBO9781107273610
  7. Song Wentao, Pan Qinxue, Xu Chunguang et al. Residual Stress Nondestructive Testing for Pipe Component Based on Ultrasonic Method / 2014 Far East Forum on Nondestructive Evaluation/Testing: New Technology&Application. 2014. P. 163—167. https://doi.org/10.1109/FENDT.2014.6928254
  8. He Jingbo. Absolute Axial Stress Detection Method of Steel Components Based on Ultrasonic Method. Harbin Institute of Technology, 2020. https://doi.org/10.27061/d.cnki.ghgdu.2020. 005113
  9. Hou Huaishu, Fang Xinchong, Zhang Runze et al. Thin-walled metal round straight seam welded pipe residual stress ultrasonic testing // Manufacturing technology and machine tools. 2022. No. 02. P. 126—130. https://link.cnki.net/doi/10.19287/j.cnki.1005-2402.2022.02.023
  10. Shuai Zhuming, Jia Guangming, Cheng Zhiqiang. Calibration and Analysis of Ultrasonic Stress Coefficient Based on Finite Element Simulation // APPLIED ACOUSTICS. 2024. V. 43 (02). P. 461—468. https://doi.org/10.11684/j.issn.1000-310X.2024.02.026
  11. Yu Wenguang. Research on Key Technologies of Ultrasonic Non-Destructive Testing for Pipeline Stress. China University of Petroleum (East China), 2019. https://doi.org/10.27644/d.cnki.gsydu.2019.000621
  12. Guo Mocheng. Research and Correction of Stress Detection Influencing Factors Based on Critical Refraction Longitudinal Wave Method. Sichuan Agricultural University, 2021. https://doi.org/10.27345/d.cnki.gsnyu.2021.000437
  13. Yang Shunmin, Mingquan Wang, Lu Yang. Investigation of Uncertain Factors on Measuring Residual Stress with Critically Refracted Longitudinal Waves // Applied Sciences. 2019. V. 9. No. 3. P. 485. https://doi.org/10.3390/app9030485
  14. Egle D.M., Bray D.E. Measurement of acoustoelastic and third-order elastic constants for rail steel // J. Acoust. Soc. Am. 1 September 1976. V. 60 (3). P. 741—744. https://doi.org/10.1121/1.381146
  15. Yang Shunmin. Research on Key Influencing Factors of Residual Stress Detection by Critical Refraction Longitudinal Wave. North University of China, 2019. https://doi.org/10.27470/d.cnki.ghbgc.2019.000005
  16. Jia D., Bourse G., Chaki S. et al. Investigation of Stress and Temperature Effect on the Longitudinal Ultrasonic Waves in Polymers // Research in Nondestructive Evaluation. 2014. V. 25 (1). P. 20—29. https://doi.org/10.1080/09349847.2013.820371
  17. Pan Qinxue, Shao Sing, XIAO Dingguo et al. Research on Ultrasonic testing method of Bolt tightening Force Based on Form factor // Acta Armmarii. 2019. V. 40 (04). P. 880—888. https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-1093.2019.04.024
  18. Niu Xiaochuan, Zhu Liqiang, Yu Zujun et al. Seamless rail the effect of temperature on the stress of nonlinear ultrasonic testing in the // Acta. 2019. V. 44 (02). P. 241—250. https://doi.org/10.15949 / j.carol carroll nki. 0371-0025.2019.02.011
  19. Zhang Y.C. Study on the influence of temperature effect on ultrasonic Testing of axial stress of steel members. Harbin Institute of Technology, 2022. https://doi.org/10.27061/ d.cnki.ghgdu.2022.001344

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024