Investigations of the Structural and Strain-Stress State of the Rails of Current Production by the Acoustic Elasticity Method

Abstract

Представлены результаты экспериментальных измерений остаточных напряжений в элементах рельса, измеренных электромагнитно-акустическим структуроскопом СЭМА с использованием метода акустоупругости. Оценка внутренних напряжений произведена также в отдельных элементах рельса. Настройка чувствительности структуроскопа СЭМА и определение коэффициента акустоупругой связи выполнены в лабораторных условиях путем создания в отрезке рельса напряженного состояния одноосного сжатия в направлении продольной оси на испытательной машине Instron 300DX. Отмечена высокая чувствительность и достоверность измерений с погрешностью определения механических напряжений до 2 МПа и соответствие зарегистрированных структуроскопом механических напряжений нагрузке рельса, реализуемой на стенде. Остаточные напряжения, определяемые акустоупругим методом по измеряемой разнице времени пробега двух ортогонально поляризованных сдвиговых волн на участке от головки до подошвы и обратно, являются усредненными по сечению рельса и несут информацию о величине продольных напряжений в рельсе. Диапазон разброса измеренных в лаборатории остаточных напряжений в отрезках рельсов составил 49…67 МПа. С ростом сжимающей нагрузки происходит уменьшение скорости головной волны на всех измеряемых участках рельса. Для относительной оценки остаточных напряжений в отдельных элементах рельса выполнены измерения скорости распространения акустических волн по головке, шейке и подошве, показавшие, что остаточные напряжения в продольном направлении рельса, как правило, носят сжимающий характер для головки и растягивающий - для шейки.