Диагностика строительных металлоконструкций

На начальной стадии разработки грузоподъёмного оборудования, сложно предположить степень остаточных деформаций основных металлоконструкций после снятия приложенной нагрузки в ходе тех или иных подъемно-транспортных операций. При эксплуатации механизма в реальных условиях часто происходят отказы оборудования, связанные именно с усталостными процессами в точках локальных перегрузок узлов металлоконструкции. Проистекающие усталостные процессы сопровождаются появлением нарастающих со временем упругопластических и пластических деформаций. Для диагностики металлоконструкций на предмет появления остаточных деформаций необходимо выделить диагностический параметр, при помощи которого можно было бы наблюдать процесс и, в случае выявления изъянов, осуществлять необходимый ремонт. Пластическая деформация небольшой локальной области, которая располагается рядом с концентратором напряжения, носит необратимый характер, поэтому данный параметр может быть выбран для диагностики металлоконструкций строительных кранов. Цель методики – экстраполировать сферу применения исследования трещинообразования металлоконструкций кранов, элементы которых в процессе нагружения испытывают на себе пластические и упругопластические деформации. С помощью данного метода становится возможным наблюдение и прогнозирование развития процесса накопления усталостных повреждений в течение всего периода эксплуатации.

 

Для осуществления диагностики необходимо локализовать места потенциального разрушения, также определится с базой, относительно которой будет вестись контроль над процессом пластической деформации. Проанализировать всю металлоконструкцию на предмет поиска мест, испытывающих переменные нагрузки, можно при помощи компьютерного моделирования методом построения конечно-элементной модели исследуемой металлоконструкции. Практика показывает, что потенциальные места разрушения, как правило, наблюдаются в зонах концентраций напряжений. Выделяют два вида концентрации напряжений: протяжённые (валик сварного шва); локальные (резкое изменение геометрии элемента металлоконструкции). В зависимости от возникающего в исследуемой окрестности вида напряжений, необходимо использовать разные базы. В случае протяжённого концентратора напряжений в качестве базы используют две параллельные реперные линии, нанесённые вдоль валика сварного шва. При этом одна из линии проходит на минимальном расстоянии от валика. Расстояние же между линиями зависит от материала металлоконструкции, а также степени и вида её нагружения.

 

Изменение интервала между линиями определит необратимую пластическую деформацию элемента металлоконструкции. В случае локального концентратора напряжений реперные линии наносятся вблизи концентратора напряжений с равным интервалом параллельно предполагаемому направлению развития трещины. При помощи оптических датчиков, которые располагаются перпендикулярно нанесённым реперным линиям, считывается расстояние между линиями. При дальнейшем анализе выбирается то расстояние, которое расположено непосредственно в зоне максимального пластического деформирования. Данный параметр показывает степень усталостного повреждения узла диагностируемой металлоконструкции. Образование макротрещины произойдёт при достижении расстоянием своего максимального значения. Использование данной методики позволит автоматизировать процесс наблюдения за усталостной повреждаемостью строительных металлоконструкций, элементы которых в условиях реальной эксплуатации испытывают пластические или упругопластические деформации при статических или циклических нагрузках.