Способ виброобработки конструкции для изменения напряженно-деформированного и структурного состояния материала



Способ виброобработки конструкции для изменения напряженно-деформированного и структурного состояния материала
Способ виброобработки конструкции для изменения напряженно-деформированного и структурного состояния материала
C21D1/04 - Изменение физической структуры черных металлов; устройства общего назначения для термообработки черных или цветных металлов или сплавов; придание ковкости металлам путем обезуглероживания, отпуска или других видов обработки (цементация диффузионными способами C23C; поверхностная обработка металлов, включающая по крайней мере один процесс, предусмотренный в классе C23, и по крайней мере другой процесс, охватываемый этим подклассом, C23F 17/00; однонаправленное отвердевание эвтектики или однонаправленное разделение эвтектик C30B)

Владельцы патента RU 2695912:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) (RU)

Изобретение относится к области мостостроения, в частности к стабилизации геометрических размеров сварных конструкций путем виброрезонансного нагружения, и может быть использовано для снятия остаточных напряжений в сварных главных и продольных балках проезжей части пролетных строений мостов. При виброрезонансном нагружении первоначально определяют пиковое резонансное значение частоты собственных колебаний конструкции по концам сварного шва, с помощью построенной конечно-элементной трехмерной модели конструкции, затем возбуждают колебания методом малых воздействий в диапазоне ±20% от этой частоты, осуществляют запись виброграмм, и по характеру возрастания амплитуд колебаний фиксируют первую резонансную частоту на виброграмме, на которой производят виброобработку в течение 10-20 мин. Виброобработка локальной зоны способствует снижению остаточных напряжений, предотвращает возникновение усталостных трещин и повышает усталостную долговечность сварных балок пролетных строений и проезжей части мостов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к области мостостроения, в частности к стабилизации геометрических размеров сварных конструкций методами виброрезонансного нагружения, и может быть использовано для снятия остаточных напряжений в сварных главных и продольных балках проезжей части пролетных строений мостов.

Известен способ виброрезонансной обработки конструкции, заключающийся в том, что проводят сканирование всего частотного диапазона и запись частотной характеристики изделия, виброобработку на резонансном пике максимальной частоты в течение 10-20 мин до уменьшения силы тока, потребляемого двигателем, виброобработку на каждом резонансном пике в сторону уменьшения частоты по 3-5 мин на каждом пике, повторное сканирование всего частотного диапазона и сравнение результатов, полученных до и после виброобработки (см. Рагульскис, К.М., Стульпинас Б.Б., Толутис К.Б. Вибрационное старение. Л.: Машиностроение, 1987, с. 36-43).

Недостаток указанного способа заключается в том, что для виброобработки крупных конструкций необходимо использование мощных вибровозбудителей, что приводит к росту их габаритов и усложнению устройств для крепления, а также не обеспечиваются возможность регулирования циклических напряжений в процессе виброобработки и однородность поля остаточных напряжений после виброобработки сложных конструкций.

Известен также способ виброобработки конструкции для изменения напряженно-деформированного и структурного состояния ее материала, заключающийся в том, что предварительно определяют резонансные частоты конструкции путем возбуждения ее колебаний при сканировании частоты возбуждения и записи частотной характеристики, производят последовательную виброобработку конструкции на выявленных резонансных частотах, начиная с более высокой частоты, после чего повторно определяют резонансные частоты и сравнением их с исходными оценивают результаты виброобработки, при этом виброобработку производят путем многоточечного возбуждения резонансных колебаний конструкции, при этом при виброобработке на каждой резонансной частоте последовательно используют каждый вибровозбудитель как задающий, а амплитуды и фазы возбуждающих сил остальных вибровозбудителей настраивают в соответствии с модой колебаний конструкции, возбуждаемой задающим вибровозбудителем (см. патент РФ №2037387, МПК В23Р 25/00, C21D 1/04, C21D 1/30).

Недостатком данного способа является то, что для снятия остаточных напряжений требуется создание колебаний на резонансной частоте всей массивной конструкции, что сложно и не приведет к снятию остаточных напряжений в локальных местах по концам сварных швов прикрепления ребер жесткости в сварных балках мостов.

Задача - повышение эффективности виброобработки сварной конструкции, предотвращение возникновения усталостных трещин и повышение усталостной долговечности, в частности сварных балок пролетных строений и проезжей части мостов.

Задача решается за счет того, что в способе виброобработки конструкции для изменения напряженно-деформированного и структурного состояния ее материала, по которому предварительно определяют резонансные частоты конструкции путем возбуждения ее колебаний при сканировании частоты возбуждения и записи частотной характеристики, производят последовательную виброобработку конструкции на выявленных резонансных частотах, первоначально определяют пиковое резонансное значение частоты собственных колебаний конструкции по концам сварного шва, с помощью построенной конечно-элементной трехмерной модели конструкции, затем возбуждают колебания методом малых воздействий в диапазоне ±20% от этой частоты, осуществляют запись виброграмм, и по характеру возрастания амплитуд колебаний фиксируют 1-ю резонансную частоту на виброграмме, на которой производят виброобработку в течение 10-20 мин.

При этом снятие остаточных напряжений от сварки в стенках балок осуществляется за счет возбуждения резонансных горизонтальных колебаний стенки балки, а снижение остаточных напряжений достигается в результате суммирования их с вибрационными, вследствие чего напряжения в металле достигают предела текучести и происходят пластические деформации материала, и перераспределение напряжений в конструкции.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема установки вибрационного устройства на ребро жесткости балки пролетного строения в месте сварного шва (1 - ребро жесткости балки, 2 - станина для крепления вибрационного устройства; 3 - вибрационное устройство; 4 - направление движения поперечных колебаний участка стенки балки), на фиг. 2 - трехмерная конечно-элементная модель пролетного строения, на фиг. 3 - виброграмма колебаний, на фиг. 4 - фактическая 1-ая пиковая (резонансная) частота.

Способ осуществляется следующим образом. Вибрационное устройство 3 крепится к ребру жесткости 1 таким образом, чтобы инициировались горизонтальные колебания стенки балки. Частота колебаний задается частотным преобразователем так, чтобы она совпадала с 1-ой резонансной (локальной между соседними ребрами жесткости) частотой собственных колебаний стенки балки в месте конца сварного шва.

Для определения 1-ой резонансной частоты в программном комплексе создают конечно-элементную модель пролетного строения. Исходными данными являются геометрические размеры сечений и элементов пролетного строения, а также материал из которого изготовлено пролетное строение (фиг. 2). Создавая нагрузку в виде малых воздействий на элемент пролетного строения (стенка балки у верхнего или нижнего места соединения сварного шва и стенки балки) возбуждаются колебания стенки балки. По значению максимальных амплитуд получаем первую резонансную частоту колебания стенки балки. Затем на стенку балки на конце сварного шва прикрепления ребра жесткости устанавливают виброакселерометры, и после этого методом малых воздействий (горизонтальный удар резинового молотка массой 2-3 кг) возбуждают колебания. С помощью системы для записи и обработки данных с виброакселерометров в измерительном комплексе «Тензор МС-В» (свидетельство Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии об утверждении типа средств измерения RU.C.34.007.A №32603/1) выполняют запись виброграмм колебаний (фиг. 3). Обработка результатов измерения (виброграммы) с помощью программного обеспечения комплекса «Тензор МС-В» позволяет выделить фактическую первую пиковую (резонансную) частоту (фиг. 4), на которой и производится виброобработка стенки балки в течение 10-20 минут в диапазоне плюс - минус 20% от нее технологическим комплексом НВО «Резонанс И100-17».

В заявленном изобретении (в отличие от прототипа) производится виброобработка локальной зоны, а не всей конструкции, что способствует снижению остаточных напряжений за счет суммирования их с вибрационными, вследствие чего напряжения в металле достигают предела текучести и происходят пластические деформации материала, в результате которых происходит перераспределение напряжений в конструкции, повышается усталостная долговечность и предотвращается возникновение усталостных трещин, в т.ч. типа Т-9 и Т-10 сварных балок пролетных строений и проезжей части мостов.

1. Способ виброобработки конструкции для изменения напряженно-деформированного и структурного состояния ее материала, по которому предварительно определяют резонансные частоты конструкции путем возбуждения ее колебаний при сканировании частоты возбуждения и записи частотной характеристики, производят последовательную виброобработку конструкции на выявленных резонансных частотах, отличающийся тем, что первоначально определяют пиковое резонансное значение частоты собственных колебаний конструкции по концам сварного шва, с помощью построенной конечно-элементной трехмерной модели конструкции, затем возбуждают колебания методом малых воздействий в диапазоне ±20% от этой частоты, осуществляют запись виброграмм, и по характеру возрастания амплитуд колебаний фиксируют первую резонансную частоту на виброграмме, на которой производят виброобработку.

2. Способ виброобработки конструкции по п. 1, отличающийся тем, что виброобработку производят в течение 10-20 мин.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области мостостроения, а именно к способу реконструкции и укрепления существующего пролетного строения моста. Способ реконструкции пролетного строения моста с металлической двухконсольной аркой заключается в том, что устанавливают стальной лист в нижней части концевой опорной поперечной балки.

Изобретение относится к мостостроению и может быть использовано для усиления балок железобетонных пролетных строений мостов. Технический результат - увеличение эффективности усиления балки на действие изгибающего момента и поперечной силы, упрощение монтажа и исключение конструкции упоров для напрягаемых тяг.

Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано для усиления пролетных строений существующих мостов. Способ включает нагрев ребра жесткости и уголковых коротышей, прикрепление последних к ребру жесткости и верхнему или нижнему поясу балки, причем коротыши фиксируют на ребрах жесткости при помощи пайки, сначала пропаивают их нижнюю часть, затем после остывания на 200-250°С ниже температуры кристаллизации припоя пропаивают верхнюю часть, а к верхним или нижним поясам коротыши присоединяются высокопрочными болтами.

Изобретение относится к способам для ремонта или укрепления существующих мостов. Способ усиления пролетного строения мостового сооружения с изменением поперечного сечения включает усиление главных балок путем установки и натяжения канатов.

Подмости // 2668608
Настоящее изобретение относится к подмостям, предназначенным для крепления к настильной конструкции моста или другой подобной конструкции, и содержит систему (2) балок для обеспечения опоры для рабочих площадок и необходимых для работы опорных конструкций и крепежную раму (1) для крепления системы балок к верхней поверхности настильной конструкции.

Изобретение относится к способам демонтажа мостов. В способ демонтажа железобетонной плиты сооружения сначала размечают предназначенный для демонтажа аварийный участок горизонтальной железобетонной плиты сооружения.

Изобретение может быть использовано для усиления железобетонных балок пролетных строений при ремонте и реконструкции мостов. Технический результат - повышение надежности усиления железобетонной балки пролетного строения моста, снижение трудоемкости.

Способ относится к области мостостроения и может быть использован для предотвращения возникновения и торможения развития усталостных трещин в стенках металлических главных балок пролетных строений и продольных балок проезжей части пролетных строений мостов.

Изобретение относится к области строительства и предназначено для усиления и восстановления функциональных параметров железобетонных пролетных строений ребристой структуры.

Изобретение относится к области мостостроения и может быть использовано для предотвращения развития усталостных трещин и усиления стенок металлических главных балок пролетных строений и продольных балок проезжей части пролетных строений мостов.

Изобретение относится к верхнему строению безбалластного железнодорожного пути на искусственных сооружениях. Безбалластный путь на искусственном сооружении содержит плиты основания и рельсовые плиты с подрельсовыми опорами и средствами скрепления.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано в конструкциях мостов через горные реки при перекрытии больших пролетов. Технический результат – надежность конструкции моста с увеличенной длиной перекрываемого пролета и низкой материалоемкостью за счет увеличения ее несущей способности.

Способ строительства мостов и надземных железных дорог заключается в подвешивании пролетного строительства моста с помощью универсальной самоцентрирующейся системы, которая расположена перпендикулярно пролетному строению моста.

Способ строительства мостов, надземных железных и автомобильных дорог заключается в подвешивании пролетного строительства моста или дороги с помощью самоцентрирующейся системы, которая расположена перпендикулярно пролетному строению моста.

Изобретение относится к транспортным системам и может быть использовано в области мостостроения. Мостовое сооружение содержит по меньшей мере одну опору, несущую пролетное строение.

Мост // 2611643
Изобретение относится к строительству мостов и может использоваться для выработки электроэнергии. В выступе и стойке установлен горизонтальный вал.

Изобретение относится к сейсмозащите мостов. Сейсмостойкий мост включает пролетные строения, опоры и соединенные с ними сейсмоизолирующие устройства, по меньшей мере одно из которых выполнено составным, включающим не менее двух последовательно соединенных элементов.

Способ демонтажа аварийной балки пролетного строения моста состоит в том, что: разрезают аварийную балку на отдельные элементы балки, затем монтируют опорные траверсы, опирая их через опорные элементы на две соседние балки, после чего монтируют подтраверсы, далее сверлят строповочные отверстия в горизонтальной плите аварийной балки, затем тягами через строповочные отверстия объединяют опорные траверсы с элементами балки и подтраверсами, после этого натягивают тяги и поднимают элементы балки, затем транспортируют элементы балки в место демонтажа траверс, после этого демонтируют траверсы и транспортируют элементы балки в место утилизации.

Изобретение относится к мостостроению, а именно к способу демонтажа пролетного строения моста с использованием вантовой системы. Способ демонтажа пролетного строения моста с использованием вантовой системы включает: предварительное сооружение на нижнем поясе в тротуарной зоне пролетного строения Н-образного пилона по типу самомонтируемого башенного крана и превышающего высоту пролетного строения, подвешивание пролетного строения вантами и подтягивание вант, разборку части береговых опор до уровня пролетного строения и установку аванбека с одной стороны пролетного строения, а с другой стороны установку выкатывающего приспособления, далее поддомкрачивание пролетного строения и установку его на катки, после чего выкатывание пролетного строения целиком на берег на заранее подготовленные стапели и последующую разборку пролетного строения.

Изобретение относится к мостостроению, а именно к способу и устройству демонтажа мостов. Способ демонтажа балочного железобетонного пролетного строения моста с использованием вантовой системы позволяет максимально быстро удалить пролетное строение с места его дислокации и возможность демонтажа пролетного строения на берегу благодаря тому, что устанавливают гидравлические домкраты под нижним поясом для поддомкрачивания, после чего под нижний пояс балок устанавливают швеллеры, затем устанавливают металлическую траверсу, после этого траверсу объединяют со швеллерами, затем на траверсе сооружают пилон, далее подвешивают и натягивают ванты, после этого меняют опорные части балок на подвижное устройство, после чего вытягивают пролетное строение вместе с образованной сборной конструкцией на приемные стапеля, размещенные на берегу, и разбирают пролетное строение.

Изобретение относится к области металлургии. Для снижения колебаний величины показателя потерь в железе материалов и стабильного получения хороших свойств потерь в железе способ получения листа электротехнической стали с ориентированной структурой, включает обработку по измельчению магнитной доменной структуры посредством облучения электронным пучком, выполняемую в вакуумной камере пониженного давления, поверхности листа, подвергшегося окончательному отжигу, при этом создают перед облучением электронным пучком листа электротехнической стали, смотанного в рулон, осуществляют его нагрев до 50°C или выше, а затем охлаждение листа таким образом, чтобы во время входа в вакуумную камеру пониженного давления лист имел температуру ниже 50°C.

Изобретение относится к области мостостроения, в частности к стабилизации геометрических размеров сварных конструкций путем виброрезонансного нагружения, и может быть использовано для снятия остаточных напряжений в сварных главных и продольных балках проезжей части пролетных строений мостов. При виброрезонансном нагружении первоначально определяют пиковое резонансное значение частоты собственных колебаний конструкции по концам сварного шва, с помощью построенной конечно-элементной трехмерной модели конструкции, затем возбуждают колебания методом малых воздействий в диапазоне ±20 от этой частоты, осуществляют запись виброграмм, и по характеру возрастания амплитуд колебаний фиксируют первую резонансную частоту на виброграмме, на которой производят виброобработку в течение 10-20 мин. Виброобработка локальной зоны способствует снижению остаточных напряжений, предотвращает возникновение усталостных трещин и повышает усталостную долговечность сварных балок пролетных строений и проезжей части мостов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Наверх