RAS PhysicsДефектоскопия Russian Journal of Nondestructive Testing

  • ISSN (Print) 0130-3082
  • ISSN (Online) 3034-4980

Evaluation of the Non-Uniformity of Acoustic and Elastic Properties of Compression Coil Springs

PII
S30344980S0130308225040038-1
DOI
10.7868/S3034498025040038
Publication type
Article
Status
Published
Authors
Volume/ Edition
Volume / Issue number 4
Pages
29-41
Abstract
The paper is devoted to the investigation of the acoustic and elastic properties of automotive and railway springs manufactured by cold coiling and high-temperature machining, respectively. The mirror-shadow method of multiple reflections based on measuring the velocities of longitudinal and transverse waves propagating along the rod diameter of the spring is used to evaluate the non-uniformity of the acoustic properties. Specially designed pass-through electromagnetic-acoustic transducers of transverse waves of axial polarisation and transducers of longitudinal waves on the basis of flexible piezo film of polyvinylidene fluoride provide multiple reflection of volume waves along the cross-section of the coiled coil of the spring. The elasticity, shear moduli and Poisson’s ratio are calculated from the results of wave velocity measurements. It was established that the non-uniformity of acoustic and elastic properties along the length of the bar differs for automotive and railway springs. It was found that there are differences in the non-uniformity of acoustic and elastic properties along the length of the coiled bar for automotive and railway springs.
Keywords
скорости акустических волн модули упругости коэффициент Пуассона автомобильная и железнодорожная пружины
Date of publication
01.04.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
38

References

  1. 1. Гупалов Б.А. Повышение качества изготовления рам кузовов локомотивов // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. 2022. Т. 25. № 1. С. 62—76. EDN PNEVDV. DOI: 10.22213/2413-1172-2022-1-62-76
  2. 2. Дементьев В.Б., Ломаева Т.В., Соловьев С.Д. Высокотемпературная термомеханическая обработка в технологии производства винтовых пружин. Ижевск: Изд-во Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова, 2022. 208 с. ISBN 978-5-7526-0969-5. EDN PACJAH.
  3. 3. Григорьев В.М., Макиенко В.М., Соколов П.В. Анализ разрушений пружин пассажирского вагона // Транспорт Азиатско-Тихоокеанского региона. 2015. № 1 (2—3). С. 94—97. EDN UDYKRZ.
  4. 4. Bergh F., Silva G.C., Silva C., Paiva P. Analysis of an automotive coil spring fracture, Engineering Failure Analysis // Engineering Failure Analysis. 2021. V. 129. P. 105679. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2021.105679
  5. 5. Kumbhalkar M.A., Bhope D.V., Chaoji P.P. Investigation for Failure Response of Suspension Spring of Railway Vehicle: A Categorical Literature Review // Journal of Failure Analysis and Prevention. 2020. V. 20. P. 1130—1142. DOI: 10.1007/s11668-020-00918-6
  6. 6. Azhar Husaini, Teuku Е. P. Stress Analysis on an Automotive Coil Spring Due to Speed Effect / Proceedings of the 3rd International Conference on Experimental and Computational Mechanics in Engineering. ICECME 2021. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Springer, Singapore. 2023. Р. 148—153. DOI: 10.1007/978-981-19-3629-6-16
  7. 7. Шевченко Д.В., Рудакова Е.А., Орлова А.М. Подходы к оценке напряженно-деформированного состояния пружин рессорного подвешивания грузовых вагонов // Известия Петербургского университета путей сообщения. 2020. Т. 17. № 2. С. 221—232. DOI: 10.20295/1815-588X-2020-2-221-232. EDN LKBTSV.
  8. 8. Сунь Х., Данилов В. Л. Анализ остаточных напряжений в винтовых цилиндрических пружинах при высокой температуре // Наука и образование: научное издание МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2015. № 6. С. 384—396. DOI: 10.7463/0615.0778617. EDN UBZHVZ
  9. 9. Kobelev V. Elastic-plastic work-hardening deformation under combined bending and torsion and residual stresses in helical springs // International Journal of Material Forming. 2010. V. 3. Suppl. 1. P. 869—881. DOI: 10.1007/s12289-010-0908-8
  10. 10. Chin C.H., Abdullah S., Singh S.S.K. Probabilistic-based fatigue reliability assessment of carbon steel coil spring from random strain loading excitation // J. Mech. Sci. Technol. 2022. V. 36. P. 109—118. DOI: 10.1007/s12206-021-1209-5
  11. 11. Kong Y. S., Shahrum A., Dieter S., Mohd Z. O., Sallehuddin M. H. 2019. Evaluation of Energy-Based Model Generated Strain Signals for Carbon Steel Spring Fatigue Life Assessment // Metals. 2019. V. 9. No. 2. Р. 213. DOI: 10.3390/met9020213
  12. 12. Hattori C.S., Couto A.A., Vatavuk J., de Lima N.B., Reis D.A.P. Evaluation of Fatigue Behavior of SAE 9254 Steel Suspension Springs Manufactured by Two Different Processes: Hot and Cold Winding // Experimental and Numerical Investigation of Advanced Materials and Structures. 2013. V. 41. Р. 91—105. DOI: 10.1007/978-3-319-00506-5_5
  13. 13. Ostash О.P., Chepil’ R.V., Markashova L.І. Influence of the Modes of Heat Treatment on the Durability of Springs Made of 65G Steel // Materials Science. 2018. V. 53. Р. 684—690. DOI: 10.1007/s11003-018-0124-0
  14. 14. Mocilnik V., Gubeljak N., Predan J., Flasker J. The influence of constant axial compression pre-stress on the fatigue failure of torsion loaded tube springs // Engineering Fracture Mechanics. 2010. V. 77. P. 3132—3142. DOI: 10.1016/j.engfracmech.2010.07.014
  15. 15. Козлов М.В., Петров А.А., Левчук Т.В. Исследование метрологических характеристик вихретокового метода неразрушающего контроля вагонного парка // Инновации и инвестиции. 2021. № 6. С. 143—146. EDN ZNGJEF.
  16. 16. Fukuoka K., Hasegawa R. Flaw detection for microcrack in spring steel and estimation of crack shape with eddy current testing // International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics. 2018. V. 59. Р. 1—8. DOI: 10.3233/JAE-1711
  17. 17. Aravanis T.C., Sakellariou J., Fassois S. A stochastic Functional Model based method for random vibration based robust fault detection under variable non–measurable operating conditions with application to railway vehicle suspensions // Journal of Sound and Vibration. 2019. V. 466. Р. 115006. DOI: 10.1016/j.jsv.2019.115006
  18. 18. Li C., Luo S., Cole C., Spiryagin M. Bolster spring fault detection strategy for heavy haul wagons // Vehicle System Dynamics. 2018. V. 56. Р. 1—18. DOI: 10.1080/00423114.2017.1423090
  19. 19. Беспалов Д.А., Силаев М.Ю., Ворошилин В.В., Ремшев Е.Ю. Оценка параметров качества винтовой пружины сжатия из стали 65С2ВА акустическими методами // Металлообработка. 2014. № 3 (81). С. 51—54. EDN SLJFER.
  20. 20. Муравьев В.В., Муравьева О.В., Стрижак В.А. Анализ сравнительной достоверности акустических методов контроля пруткового проката из рессорно-пружинных сталей // Дефектоскопия. 2014. № 8. С. 3—12. EDN SYRLJF.
  21. 21. Стрижак В.А., Хасанов Р.Р., Хомутов А.С., Торхов К.А., Пушин П.Н. Оценка чувствительности к дефектам и исследование скоростей волн в трубах-заготовках цилиндров глубинного штангового насоса волноводным акустическим методом // Вестник ИжГТУ имени М.Т. Калашникова. 2024. Т. 27. № 3. С. 86—100. EDN PKTDNX. DOI: 10.22213/2413-1172-2024-3-86-100
  22. 22. Муравьев В.В., Муравьева О.В., Владыкин А.Л. Акустические и электромагнитные свойства мартенситно-стареющего железохромоникелевого сплава с добавлением меди при механическом растяжении // Дефектоскопия. 2023. № 5. С. 12—20. EDN YZXLMH. DOI: 10.31857/S0130308223050020
  23. 23. Муравьев В.В., Муравьева О.В., Вагапов Т.Р. Акустические и электромагнитные свойства заготовок стволов гражданских ружей // Интеллектуальные системы в производстве. 2023. Т. 21. № 1. С. 59—70. EDN KBBVGW. DOI: 10.22213/2410-9304-2023-1-59-70
  24. 24. Muravieva O.V., Muraviev V.V., Volkova L.V., Vladykin A.L., Belosludtsev K.Yu. Acoustic properties of 15-5 PH maraging steel after energy deposition // Frontier Materials & Technologies. 2024. V. 2. P. 87—100. EDN ZTZLQF. DOI: 10.18323/2782-4039-2024-2-68-8
  25. 25. Муравьева О.В., Брестер А.Ф., Владыкин А.Л. Закономерности фокусировки поля проходного электромагнитно-акустического преобразователя поперечных волн // Контроль. Диагностика. 2023. Т. 26. № 9 (303). С. 27—41. EDN OYSXOJ.DOI: 10.14489/td.2023.09.pp.027-041
  26. 26. Стрижак В.А., Пряхин А.В., Хасанов Р.Р., Ефремов А.Б. Аппаратно-программный комплекс контроля прутков зеркально-теневым методом на многократных отражениях // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2017. Т. 60. № 6. С. 565—571. EDN YTPNDZ.
  27. 27. Грищенко А.И., Модестов В.С., Полянский В.А., Третьяков Д.А., Штукин Л.В. Экспериментальное исследование поля акустической анизотропии в образце с концентратором напряжений // Механика. 2017. Т. 10. № 1. С. 121—129. EDN YJQEQZ. DOI: 10.18721/JPM.10112
  28. 28. Муравьев В. В., Зуев Л. Б., Комаров К. Л. Скорость звука и структура сталей и сплавов. Новосибирск: Федеральное государственное унитарное предприятие «Академический научно-издательский, производственно-полиграфический и книгораспространительский центр «Наука», 1996. 184 с. ISBN 5-02-031211-8. EDN QCESRR.
QR
Translate

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library