УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА ПРИ НЕРАЗРУШАЮЩЕМ КОНТРОЛЕ Российский патент 2008 года по МПК G01N3/30 

Текст описания приведен в факсимильном виде.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля при проведении экспертизы индустриальной безопасности промышленного оборудования. Технический результат направлен на увеличение количества диагностируемых объектов. Устройство предназначено для анализа объекта после естественной или искусственной магнитно-импульсной обработки. Устройство содержит источник ударного воздействия, выполненный в виде молотка со встроенным зонным экраном Френеля, акселерометр со шпилькой, персональный компьютер. Вогнутая поверхность шпильки акселерометра выполнена с радиусом г=[0,2÷03]·d, где d - ее диаметр, равный 4,6÷5,0 мм, причем d/D=1/[4,8÷5,2], где D - диаметр зонного экрана молотка источника. Персональный компьютер выполнен с возможностью анализа изображения текущей памяти спектра структурных колебаний в частотных диапазонах f_мс=17,825÷50,20 Гц, f_мр=81,67956÷433,89 Гц, f_сд-о=1899,66÷2674,25 Гц, при осуществлении обратной связи с источником, воздействием результатов функционирования на характер функционирования в данном случае, текущего и предыдущего оцифрованного массива быстрого вейвлет-преобразования в трех диапазонах f_мс, f_мр, f_сд-о посредством оператора сравнения. При их повторе оператором сравнения подтверждается память мембран о структурных колебаниях именно последней ленгмюровской пленки и сигнал радиоизлучателя со встроенной антенны персонального компьютера гасит индикатор молотка через приемную встроенную антенну молотка и диагностика прекращается. В противном случае диагностика продолжается. Персональный компьютер предназначен для прогноза остаточного ресурса ΔТ_п-мио после искусственной магнитно-импульсной обработки в соответствии с приведенной математической формулой. 30 ил.

Устройство для прогнозирования остаточного ресурса и физико-механических параметров материала при неразрушающем контроле, содержащее источник ударного воздействия, прикладываемого к исследуемому объекту, выполненный в виде молотка со встроенным зонным экраном Френеля, обеспечивающим фокусировку энергии удара, акселерометр со шпилькой, связанный с исследуемым объектом и предназначенный для преобразования возникающих в материале акустических сигналов в электрические колебания, персональный компьютер, связанный через соединительный кабель с акселерометром микрофонным входом и выполненный с возможностью отображения на экране полученных электрических колебаний в реальном масштабе времени и определения на фоне экспоненциального затухания местонахождения максимального дефекта на длине исследуемого объекта, регулирования источника ударного воздействия по уровню электрических колебаний, оцифровывания электрических колебаний посредством встроенного аналого-цифрового преобразователя «звуковой карты», осуществления программного спектрального анализа оцифрованного акустического сигнала путем быстрого Фурье-преобразования с взвешиванием оцифрованного сигнала и ограничением по времени базисных функций преобразования с помощью оконной функции Хэмминга в трех частотных диапазонах f_мс, f_мр и f_сд-о соответственно регламентирующих развитие малоцикловой усталости на базе винтовых дислокаций, расслоений и внутренних трещин без обезуглероживания на базе краевых дислокаций, трещин с обезуглероживанием на базе когерентности потоков свободных вакансий, идущих на торможение винтовых и краевых дислокаций, выведения на экран спектра оцифрованного акустического сигнала во всех трех диапазонах, вычисления величины смещения максимальных резонансных частот трех частотных диапазонов, нахождение величины дефектов по вычисленным значениям смещения максимальных резонансных частот с использованием табличных значений и определения предположительных причин дефектов, итогового расчета остаточного ресурса и физико-механических параметров объекта, отличающееся тем, что вогнутая поверхность шпильки акселерометра выполнена с радиусом r=[0,2÷03]·d, где d ее диаметр, равный 4,6÷5,0 мм, причем d/D=1/[4,8÷5,2], где D - диаметр зонного экрана молотка, персональный компьютер выполнен с возможностью анализа изображения быстрого вейвлет-преобразования на мониторе персонального компьютера с взвешиванием оцифрованных электрических колебаний и ограничением по времени и амплитуде его базисных функций преобразования с помощью модифицированной оконной функции Хэмминга-Маллата в частотных диапазонах f_мс=17,825÷50,20 Гц, f_мр=81,67956÷433,89 Гц, f_сд-о=1899,66÷2674,25 Гц, для осуществления обратной связи с источником ударного воздействия посредством сравнения оцифрованных спектров структурных колебаний памяти мембран предыдущей ленгмюровской пленки с оцифрованными спектрами структурных колебаний памяти мембран текущей ленгмюровской пленки персональный компьютер снабжен радиоизлучателем, а источник ударного воздействия - приемной встроенной антенной и индикатором молотка, при повторе оцифрованных спектров структурных колебаний оператором сравнения персонального компьютера, связанным своим входом с выходом аналого-цифрового преобразователя, а выходом - с входом радиоизлучателя и подтверждении памяти мембран о структурных колебаниях именно последней ленгмюровской пленки, сигнал от радиоизлучателя персонального компьютера при приеме его приемной встроенной антенной источника ударного воздействия выполнен с возможностью гашения индикатора молотка для прекращения диагностики, в противном случае диагностика продолжается, при этом персональный компьютер выполнен обеспечивающим вычисление смещения максимальных резонансных частот в трех частотных диапазонах, снимаемых с памяти мембран, последней ленгмюровской пленки f_мс, f_мр и f_сд-o, а также в частотном диапазоне эталонного поддиапазона f_мр-эт, снимаемого с мембран первой ленгмюровской пленки, так как обеспечивается ее естественный повтор на мембранах всех ленгмюровских пленок с начала истории нагружения, а по вычисленным значениям смещения максимальных резонансных частот обеспечивается вычисление соответствующих им величин максимальных резонансных амплитуд А_мс, А_мр, А_сд-о и А_мр-эт, а с использованием табличных значений вычисление соответствующих им значений углов разориентации ρ^* _мс, ρ^* _мр, ρ^* _сд-о и ρ^* _мр-эт, при этом персональный компьютер предназначен для анализа дополнительной живучести материала и определяет отсутствие или наличие «Пинч-эффекта», а при наличии «Пинч-эффекта» выполнен с возможностью определения «Пинч-эффекта» на базе развития белых пленок из твердого раствора кислорода, что отражается на мониторе персонального компьютера скачкообразным смещением амплитуды максимального частотного резонанса А_сд-o-i диапазона F_сд-о к максимальной частоте 2674,25 Гц, которое происходит при ρ^* _сд-о-i «ρ^* _мр-i, и при А_сд-о-i>20-А_мр-эт, где ρ^* _сд-о-i - максимальный угол разориентации диапазона f_сд-о, ρ^* _мр-i - максимальный угол разориентации диапазона f_мр, А_сд-o-i - амплитуда смещения максимального частотного резонанса диапазона f_сд-o,

А_мр-эт - амплитуда смещения максимального частотного резонанса диапазона f_мр,

с возможностью определения «Пинч-эффекта» на базе развития местных естественных щелочных аккумуляторов в волосовинах проката или в усадочных раковинах литья, что отражается на мониторе персонального компьютера превышением скорости смещения амплитуды максимального частотного резонанса А_сд-о-i диапазона f_сд-о по сравнению со скоростью смещения амплитуды А_мр-i максимального частотного резонанса диапазона f_мр к минимальным частотам своих диапазонов, которое происходит при ρ^* _сд-о-i>ρ^* _мр-i, с последующим скачкообразным смещением амплитуды максимального частотного резонанса А_сд-o-i диапазона f_сд-o к максимальной частоте 2674,25 Гц,

и с возможностью определения «Пинч-эффекта» после искусственной магнитно-импульсной обработки (МИО), причем персональный компьютер также предназначен для прогноза остаточного ресурса ΔТ_п-мио после искусственной магнитно-импульсной обработки с введением в персональный компьютер данных о текущих значениях K_1с-f-д, K_1c-f-i, ΔТ_п, ρ^* _{i мах}, ρ^* _д, до магнитно-импульсной обработки и рассчитывается по зависимости

ΔТ_п-мио=ΔТ_п[K_1c-f-д-K_1c-f-мио]/[K_1c-f-д-K_1c-f-i],

где ΔТ_п - прогноз остаточного ресурса на момент диагностики до МИО, определяемый по зависимости

ΔТ_п=T_i-[K_1c-f-i-K_1c-f-д]/[K_1c-f-эт-K_1c-f-i],

где Т_i - время эксплуатации диагностируемого объекта на момент диагностики до МИО,

K_1c-f-i - циклическая трещиностойкость на момент диагностики до МИО,

K_1c-f-д - циклическая трещиностойкость на момент полной деградации,

K_1c-f-эт - эталонная циклическая трещиностойкость,

K_1c-f-мио - величина циклической трещиностойкости после МИО, определяемая по зависимости

K_1c-f-мио=[K_1c-f-i(1+k_р-мио)-K_1c-f-д]/k_p-мио, МПа м^1/2,

где k_p-мио - коэффициент перехода к K_1c-f-мио, определяемый по зависимости

k_р-мио=[ρ^* _i-мах-ρ^* _д]/[ρ^* _{мио-мах}-ρ^* _i-мах],

где ρ^* _д - эквивалентный угол разориентации на момент полной деградации,

ρ^* _i-мах - эквивалентный угол разориентации на момент диагностики до МИО,

ρ^* _{мио-мах} - эквивалентный эталонный угол разориентации после МИО.