СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ НА ТЕЛО ОБРАЗЦА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2021 года по МПК G01N29/28 

Описание патента на изобретение RU2752561C1

Изобретение относится к области акустических измерений и может быть использовано при ультразвуковом контроле длинномерных объектов из полимерных композитных материалов (прутки, трубы, арматура) эхо-методом.

Известны способы нанесения дефектов, в основе которых используются методы удаления или деформации материала образца: ГОСТ 21397-81 - цилиндрическое отверстие с плоским дном; авторское свидетельство SU 881608 A1 - способ выдавливания углубления; патент RU 2538053 C2 - изготовление в образце технологических сквозных отверстий; патент RU 2346268 C1 - соединение двух заготовок из контролируемого материала методом сварки с размещением искусственного дефекта в предварительно полученной канавке; авторское свидетельство SU 1185227 A1 - калиброванный стальной шарик, запрессованный внутри образца; авторское свидетельство SU 1772734 A1 - образец из термопластичного материала с запрессованным внутрь металлическим искусственным отражателем в виде пластины; авторское свидетельство SU 1538115 A1 - образец из металла, выполненного сваркой с внутренними полостями; авторское свидетельство SU 1772732 A1 - многослойный образец с расположенными между слоями имитатором дефектов; патент RU 2186383 C2 - тела из контролируемого материала с полостью, в которой размещен искусственный дефект, а остальная часть полости заварена; авторское свидетельство SU 847192 A1 - боек с клиновидной режущей кромкой, внедряющийся в поверхность образца с образованием в нем искусственного дефекта в виде выемки.

Недостатками известных способов являются необходимость нарушения сплошности образца для создания искусственного отражателя. Использование этого метода для образцов из композитных материалов приводит к разрушению армирующих волокон и связующего материала в произвольной пропорции.

Наиболее близким аналогом, взятым за прототип, является способ нанесения дефекта на длинномерный объект в виде сегментного паза длинной 30 мм и глубиной 0,4 мм. Так как в данном способе измерения участвуют прутки длиной, многократно превышающей их диаметр, то прозвучивание образца производится эхо-методом с торца стержневой или крутильной волной с ее длиной, значительно превышающей диаметр длинномерного объекта. В условиях незначительного затухания, отсутствующей или низкой дисперсии скорости, импульс отражается от противоположного торца объекта и возвращается в зону излучения, затем вновь проходит по телу объекта до противоположного торца и обратно1 (1 Акустический волноводный контроль линейно протяженных объектов / О.В. Муравьева, В.В. Муравьев, В.А. Стрижак, С.А. Мурашов, А.В. Пряхин; М-во обр. и науки РФ, ФГБОУ ВО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова». Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2017. 234 с. ISBN 978-5-7692-1560-5).

Недостатком прототипа является невозможность нанесения дефекта на объект из полимерных композитных материалов ввиду разрушения армирующих волокон и связующего материала в произвольной пропорции.

Технической задачей изобретения является создание способа нанесения дефекта на длинномерный объект без разрушения его тела, позволяющего повысить точность и достоверность волноводного метода контроля длинномерных объектов из полимерных композитных материалов (пруток, труба, арматура) при упрощении способа нанесения дефекта.

Указанная задача решается тем, что сигнал, отраженный от дефектной области, возникает на участках с измененным сечением и пропорционален величине изменения площади сечения. По результатам измерения амплитуды сигнала от противоположного торца и сигнала от участка с измененным сечением дается заключение о величине изменения сечения. Так как метод чувствителен как к потере сечения, так и к прибавке сечения, то искусственный отражатель наносится в виде наплыва из материала наполнителя с сечением в зоне искусственного отражателя, большем, чем основное тело длинномерного объекта. Длина искусственного отражателя определяется соотношением L=λ/4, где λ длина акустической волны, определяемая основной частотой акустического сигнала ƒ и скоростью акустической волны с λ=ƒ/с. Высота h определяется величиной ожидаемого сигнала от искусственного отражателя.

К отличительным признакам способа относится то, что искусственный отражатель выполняют без разрушения тела длинномерного объекта в виде наплыва из материала наполнителя с сечением в зоне дефекта большего, чем основное тело длинномерного объекта, при этом высота наплыва h, определяется величиной ожидаемого сигнала от искусственного отражателя, а длина L определяется из соотношения L=λ/4, где λ - длина акустической волны, определяемая основной частотой акустического сигнала ƒ и скоростью акустической волны с λ=ƒ/c.

Положительный технический результат, обеспечиваемый указанной совокупностью признаков, состоит в создании искусственного отражателя с увеличением площади сечения, большего, чем основное тело длинномерного объекта, в виде наплыва высотой h и длиной L=λ/4, где λ - длина акустической волны, определяемая основной частотой акустического сигнала ƒ и скоростью акустической волны с λ=ƒ/c, без нарушения внутренней структуры полимерного композитного материала, в упрощении и удешевлении конструкции устройства его нанесения, достигаемого за счет отсутствия при нанесении искусственного отражателя специальных приспособлений, в том числе режущих или пилящих.

Способ поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан пруток с нанесенным на него отражателем, вид спереди; на фиг. 2 показан пруток с нанесенным на него отражателем, вид сбоку.

Способ осуществляют следующим образом. Первоначально определяют длину L искусственного отражателя в зависимости от длины акустической волны λ, затем определяют высоту отражателя h, в зависимости от величины ожидаемого отраженного сигнала. Далее осуществляют нанесение искусственного отражателя в виде наплыва из материала, аналогичного материалу образца, после чего осуществляют волноводную методику контроля эхо-методом.

В качестве примера искусственный отражатель нанесен на пруток композитной арматуры условным диаметром 8 мм. Длина искусственного отражателя составила L=40 мм, высота h=1 мм. Коэффициент отражения от искусственного отражателя составил 12%, что позволило настроить дефектоскоп, реализующий волноводную методику контроля эхо-методом для поиска дефектов типа «узел», «наплыв», «разрыв», «отслоение нитей», «утолщение» и других.

Похожие патенты RU2752561C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ ПРУТКОВ ВОЛНОВОДНЫМ МЕТОДОМ 2017
  • Муравьева Ольга Владимировна
  • Муравьев Виталий Васильевич
  • Мышкин Юрий Владимирович
RU2679480C1
ВОЛНОВОДНЫЙ УГОЛОК 2000
  • Митин В.А.
  • Ястребов Б.П.
  • Позднякова Р.Д.
RU2171522C1
Способ ультразвукового неразрушающего контроля 2023
  • Агафонов Вадим Евгеньевич
  • Гончар Александр Викторович
  • Корсаков Олег Валерьевич
RU2817799C1
Оптоакустический сенсор на основе структурного оптического волокна 2020
  • Кайданов Никита Евгеньевич
  • Романов Степан Александрович
  • Эрматов Тимур Икромович
  • Козырев Антон Андреевич
  • Скибина Юлия Сергеевна
  • Насибулин Альберт Галийевич
  • Горин Дмитрий Александрович
RU2746492C1
Способ определения температурного коэффициента скорости ультразвука 2022
  • Стрижак Виктор Анатольевич
  • Хасанов Роберт Расилевич
RU2786717C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ДЕЛИТЕЛЯ В ИНТЕГРАЛЬНОЙ ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЕ 2017
  • Сайгин Михаил Юрьевич
  • Дьяконов Иван Викторович
  • Страупе Станислав Сергеевич
  • Калинкин Александр Александрович
  • Кулик Сергей Павлович
RU2675400C1
УСТРОЙСТВО ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ 2008
  • Лукьянов Дмитрий Павлович
  • Перегудов Александр Николаевич
  • Филатов Юрий Владимирович
  • Шевченко Сергей Юрьевич
  • Шевелько Михаил Михайлович
RU2387998C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ 2018
  • Стрижак Виктор Анатольевич
  • Пряхин Андрей Васильевич
  • Хасанов Роберт Расилевич
RU2688877C1
СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ 2008
  • Лукьянов Дмитрий Павлович
  • Перегудов Александр Николаевич
  • Филатов Юрий Владимирович
  • Шевченко Сергей Юрьевич
  • Шевелько Михаил Михайлович
RU2392626C1
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФЕКТНОСТИ ТИТАНОВОГО ПРОКАТА 2009
  • Колобов Юрий Романович
  • Храмов Георгий Викторович
  • Голосов Евгений Витальевич
RU2406083C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 752 561 C1

Реферат патента 2021 года СПОСОБ НАНЕСЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ОТРАЖАТЕЛЕЙ НА ТЕЛО ОБРАЗЦА ИЗ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к области акустических измерений. Способ изготовления искусственного отражателя для волноводного метода контроля длинномерных объектов из полимерного композиционного материала включает нанесение на образец искусственного отражателя. Искусственный отражатель выполняют в виде наплыва из материала наполнителя с сечением в зоне дефекта, большего, чем основное тело длинномерного объекта, при этом высоту наплыва h определяют исходя из величины ожидаемого сигнала от искусственного отражателя, а длину L определяют из соотношения L=λ/4, где λ - длина акустической волны, определяемая основной частотой акустического сигнала ƒ и скоростью акустической волны с λ=ƒ/с. Технический результат состоит в создании искусственного отражателя длиной L=λ/4, где λ - длина акустической волны, определяемая основной частотой акустического сигнала ƒ и скоростью акустической волны с λ=ƒ/с и высотой h в виде наплыва с увеличением площади сечения длинномерного объекта в зоне искусственного отражателя без нарушения внутренней структуры полимерного композитного материала, в упрощении и удешевлении конструкции устройства. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 752 561 C1

Способ изготовления искусственного отражателя для волноводного метода контроля длинномерных объектов из полимерного композиционного материала, включающий нанесение на образец искусственного отражателя, отличающийся тем, что искусственный отражатель выполняют в виде наплыва из материала наполнителя с сечением в зоне дефекта, большего, чем основное тело длинномерного объекта, при этом высоту наплыва h определяют исходя из величины ожидаемого сигнала от искусственного отражателя, а длину L определяют из соотношения L=λ/4, где λ - длина акустической волны, определяемая основной частотой акустического сигнала ƒ и скоростью акустической волны с λ=ƒ/с.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2021 года RU2752561C1

О.В
Муравьева и др
Акустический волноводный контроль линейно протяженных объектов // СО РАН, 2017
Крутильный аппарат 1922
  • Лебедев Н.Н.
SU234A1
Способ изготовления фланцевой вставки для проверки работоспособности внутритрубных инспекционных приборов на испытательном трубопроводном полигоне 2016
  • Дегтев Валерий Порфирьевич
  • Кулешов Андрей Владимирович
  • Крюков Алексей Анатольевич
RU2625985C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ ДЛЯ НАСТОЙКИ ДЕФЕКТОСКОПИЧЕСКОЙ АППАРАТУРЫ 2012
  • Иванов Эдуард Петрович
  • Источинский Данила Андреевич
  • Охотин Игорь Петрович
RU2538053C2
Котел-газогенератор 1940
  • Ваничев А.П.
SU61040A1
Настроечный образец для ультразвукового контроля 1982
  • Рубанов Владимир Васильевич
  • Бирюкова Надежда Петровна
  • Левченко Владимир Викторович
  • Карлов Дмитрий Федорович
SU1185227A1
Настроечный образец для ультразвуковой дефектоскопии 1991
  • Хмелев Владимир Николаевич
SU1772734A1
Образец для ультразвуковой дефектоскопии многослойных конструкций 1989
  • Сидорин Олег Федорович
  • Александров Илья Юрьевич
SU1772732A1
ОБРАЗЕЦ ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ (ВАРИАНТЫ) 1999
  • Григорьев М.В.
  • Ищенко Ю.С.
  • Лебедев Н.Е.
  • Щавелев Л.Н.
RU2186383C2
Стрижак В
А
ДЕФЕКТОСКОПИЯ КОМПОЗИТНОЙ АРМАТУРЫ

RU 2 752 561 C1

Авторы

Стрижак Виктор Анатольевич

Пряхин Андрей Васильевич

Хасанов Роберт Расилевич

Даты

2021-07-29Публикация

2020-06-11Подача