Анализ методов вибродиагностики металлических конструкций

Ввиду постоянного увеличения сложности машин и предъявляемых к ним требований обеспечение их надежности становится все более актуальной задачей. Основным элементом любой машины является ее несущая металлическая конструкция, техническое состояние которой влияет и на машину в целом. Это указывает на необходимость диагностирования конструкций с целью предотвращения отказов. В настоящее время широко развиваются методы вибродиагностики применительно к объектам различных отраслей промышленности. Исследования ученых направлены на изучение различных дефектов и методов их обнаружения, параметров вибрации и оценки остаточного ресурса. Рассмотрены основные актуальные направления развития методов вибродиагностики. Исследована чувствительность динамических характеристик конструкции к наличию дефекта в виде трещины. Выполнен конечно-элементный анализ стальной двутавровой балки для различных вариантов ее закрепления и расположения трещины. Проанализирована зависимость частот собственных колебаний и амплитудно-частотных характеристик балки от размера трещины. Установлено, что наличие дефекта оказывает наибольшее влияние на амплитудно-частотные характеристики балки.

Литература

[1] Офрим А.В., Черепанов К.В., Хижняков П.В. Применение методов неразрушающего контроля при диагностике металлоконструкций подъемных сооружений. Молодой ученый, 2015, № 24, с. 163–165.

[2] Budzan S., Buchczik D., Pawelczyk M., et al. Rotating machinery diagnostics based on fusion of infrared and vibration. In: Advances in condition monitoring of machinery in non-stationary operations, vol. 9, Springer, 2018, pp. 203–212.

[3] Tollis G., Chiariotti P., Martarelli M. Rolling bearing diagnostics by means of EMD-based independent component analysis on vibration and acoustic data. In: Shock & vibration, aircraft/aerospace, energy harvesting, acoustics & optics. Vol. 9. Springer, 2017, pp. 293–300.

[4] Fritzen C.P. Vibration-based structural health monitoring — concepts and applications. Key Eng. Mater., 2005, vol. 293–294, pp. 3–20, doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.293-294.3

[5] Хорошевский Р.А. Вибрационный метод диагностики металлических ригелей жестких поперечин контактной сети. Дисc. … канд. тех. наук. Москва, МИИТ, 2009. 112 с.

[6] Андриенко Л.А., Брыкин К.И. Экспериментальное исследование развития усталостной трещины в прямоугольной пластине. Инженерный журнал: наука и инновации, 2017, № 10, doi; http://dx.doi.org/10.18698/2308-6033-2017-10-1683

[7] Кадомцев М.И., Ляпин А.А., Шатилов Ю.Ю. Вибродиагностика строительных конструкций. Инженерный вестник Дона, 2012, № 3. URL: https://www.elibrary.ru/download/elibrary_18278858_61367623.pdf

[8] Шатилов Ю.Ю., Эксузян К.А. Идентификация повреждений несущих стальных конструкций моста вибрационными методами диагностики. Инженерный вестник Дона, 2016, № 4. URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3762

[9] Khadka A., Fick B., Afshar A., et al. Non-contact vibration monitoring of rotating wind turbines using a semi-autonomous UAV. Mech. Syst. Signal Process, 2020, vol. 138, art. 106446, doi: https://doi.org/10.1016/j.ymssp.2019.106446

[10] De Roeck G., Reynders E., Anastasopoulos D. Assessment of small damage by direct modal strain measurements. In: Experimental vibration analysis for civil structures, vol. 5, Springer, 2017, pp. 3–16.

[11] Conte J.P., Astroza R., Benzoni G., et al. Damage sensitivity evaluation of vibration parameters under ambient excitation. In: Experimental vibration analysis for civil structures, vol. 5, Springer, 2017, pp. 249–260.

[12] Wang S., Long X., Luo H., et al. Damage identification for underground structure based on frequency response function. Sensors, 2018, vol. 18, no.9, art. 3033, doi: https://doi.org/10.3390/s18093033

[13] Жидков А.Б. Вибродиагностика ответственных металлоконструкций. IX Межд. науч.-практ. интернет-конф. Наука в информационном пространстве, 2013. URL: https://confcontact.com/2013-nauka-v-informatsionnom-prostranstve/tn3_zhidkov.htm (дата обращения: 03.10.2020).

[14] Owolabi G.M., Swamidas A.S.J., Seshadri R. Crack detection in beams using changes in frequencies and amplitudes of frequency response functions. J. Sound Vib., 2003, vol. 265, no. 1, pp. 1–22, doi: https://doi.org/10.1016/S0022-460X(02)01264-6

[15] Chi X., Di Maio D., Lieven N.A.J. Health monitoring of bolted joints using modal-based vibrothermography. SN Appl. Sci., 2020, vol. 2, no. 8, art. 1446, doi: https://doi.org/10.1007/s42452-020-03251-7

[16] Szelezinski A., Muc A., Murawski L. Analysis concerning changes of structure damping in welded joints diagnostics. J. KONES, 2017, vol. 24, no. 4, pp. 313–320, doi: http://dx.doi.org/10.5604/01.3001.0010.3147