СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТОВ ПРИ ВИБРОДИАГНОСТИКЕ Российский патент 2022 года по МПК G01M7/02 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к способу определения состояния объектов при проведении испытаний аэрокосмической или иной техники на вибропрочность и может быть использовано для определения повреждений силовых конструкций.

В настоящее время в вибродиагностике используют в основном метод спектрального анализа, поскольку он является базой для всех методов, использующих частотный состав сигналов (Вибрации в технике: Справочник. В 6-ти т./ Ред. совет: В.Н. Челомей (пред.).- М.: Машиностроение, 1981, – Т. 5. Измерения и испытания. – Под ред. М.Д. Генкина.1981. – 496с., сс. 270, 401). Анализ проводится на базе спектрального разложения и различных показателей спектра (амплитуды спектральных компонент, дисперсия, среднеквадратичное отклонение и т.п.).

Известен способ вибрационного контроля по изменению первоначальных, определяемых до начала эксплуатации, значения частот, квадратурных и синфазных составляющих форм резонансных колебаний испытываемой конструкции при выбранном уровне возбуждения. Местоположение дефектов типа трещин и ослабление связей определяется с использованием математического аппарата теории чувствительности на основе разработанной динамической модели (Технические средства диагностирования: Справочник/ В.В. Клюев, П.П. Пархоменко, В.Е. Абрамчук и др.; Под общей ред. В.В. Клюева.- М.: Машиностроение, 1989.-672с., с.134).

Недостатком данного способа является значительная трудоемкость и низкая достоверность из-за большой погрешности измерения форм колебаний, сопоставимой по величине с измерениями, вызванными появлением повреждений.

Наиболее близким к заявленному является способ определения состояния объекта при вибродиагностике по патенту RU 2187086, включающий получение вибродиагностических параметров в виде вибросигнала (перемещение, скорость, ускорение и т.д. исследуемого объекта) во временной области, их последующую обработку, при этом сигнал не переводится в частотную область, а строится фазовое пространство - пространство состояний по перемещению и (или) его производным количеством n (n=2,3,4,...), по выбранным подпространствам которого определяют тип дефекта и его количественную характеристику на фоне общего технического состояния.

Недостатком указанного способа является дополнительные связи, которые накладываются на конструкцию, и увеличение числа информативных диагностических признаков, что приводит к нежелательному снижению достоверности результатов результатов контроля.

Проблема, решаемая изобретением – повышение достоверности результатов контроля целостности конструкции.

Указанная проблема решается за счет того, что в способе определения состояния объектов при вибродиагностике конструкцию подвергают воздействию вибрации в заданном частотном диапазоне, при этом первоначально проводят стабилизацию конструкции воздействием широкополосной случайной вибрации низкого уровня, после чего проводят синусоидальные виброиспытания на низком уровне нагружения, затем проводят нормативные механические нагружения и повторяют синусоидальные виброиспытания на низком уровне нагружения; для каждого уровня нагружения получают отклики исследуемой конструкции в заданном частотном диапазоне, например, в виде зависимости виброускорений от частоты; по результатам сравнения значений этих параметров на двух низких уровнях вибрационного нагружения судят о состоянии целостности конструкции.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана схема проведения виброиспытаний на электродинамическом стенде. Место повреждения определяется путем сравнения откликов конструкции на двух низких уровнях нагружения. На фиг. 2 представлены графики сравнения откликов конструкции одного из акселерометров на низких уровнях нагружения.

Испытание проводят на электродинамическом стенде 1, при этом контроль вибронагружения объекта испытания 2 осуществляют с помощью акселерометров 3 через многоканальную цифровую систему управления виброиспытаниями.

Способ осуществляют следующим образом.

До начала виброиспытаний в конструкции снимают внутренние напряжения путем воздействия на нее широкополосной случайной вибрацией низкого уровня.

Далее проводят виброиспытания (синусоидальные или случайные) в три этапа, за одну установку на испытательную оснастку:

1) Низкий синусоидальный уровень нагружения. На низком уровне нагружения для каждого акселерометра 3, установленного в интерфейсах оборудования и на конструкции, получают зависимости виброускорения от частоты. Низкий уровень нагружения выбирают таким образом, чтобы избежать вырезаний (снижение уровня воздействия, от англ. "notching") на основных частотах, но достаточно высоким, чтобы исключить влияние шума в полученных акселерометрами сигналах.

2) Высокий испытательный или нормативный уровень нагружения, определяемый нормативной документацией, для отработки конструкции. На высоком уровне нагружения для каждого акселерометра, установленного на конструкции, получают отклики виброускорений, достигнутые при воздействии, определяемом нормативной документацией.

3) Повтор испытаний на низком синусоидальном уровне нагружения.

Для каждого уровня нагружения получают отклики исследуемой конструкции в заданном частотном диапазоне, например, в виде зависимости виброускорений от частоты, а по результатам сравнения значений этих параметров на двух низких уровнях вибрационного нагружения судят о состоянии целостности конструкции.

Как видно из графиков, имеет место смещение резонансов (Δf), что свидетельствует о возможном изменении целостности конструкции.

Данный способ диагностирования целостности конструкции объектов аэрокосмической техники позволяет производить оценку состояния объекта и выявлять возможные дефекты, способные проявиться во время его эксплуатации.

Техническим результатом изобретения является повышение надежности и достоверность вибродиагностики за счет:

- снижения внутренних напряжений (предварительной стабилизации) конструкции путем проведения широкополосной случайной вибрации низкого уровня;

- этапности проведения виброиспытаний, гарантирующих (позволяющих квалифицировать) возможность отрабатывать конструкцию объекта космической техники без повреждений.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к способу определения состояния объектов при проведении испытаний аэрокосмической или иной техники на вибропрочность, и может быть использовано для определения повреждений силовых конструкций. При реализации способа конструкцию подвергают воздействию вибрации в заданном частотном диапазоне, при этом первоначально проводят стабилизацию конструкции воздействием широкополосной случайной вибрации низкого уровня. После этого проводят синусоидальные виброиспытания на низком уровне нагружения. Затем проводят нормативные механические нагружения и повторяют синусоидальные виброиспытания на низком уровне нагружения. Для каждого уровня нагружения получают отклики исследуемой конструкции в заданном частотном диапазоне, в виде зависимости виброускорений от частоты. По результатам сравнения значений этих параметров на двух низких уровнях вибрационного нагружения судят о состоянии целостности конструкции. Технический результат заключается в повышении надежности и достоверности вибродиагностики. 2 ил.

Способ определения состояния объектов при вибродиагностике, при котором конструкцию подвергают воздействию вибрации в заданном частотном диапазоне, получают вибродиагностические параметры в виде вибросигналов, которые обрабатывают и по изменению откликов конструкции определяют наличие повреждений, отличающийся тем, что первоначально проводят стабилизацию конструкции воздействием широкополосной случайной вибрации низкого уровня, после чего проводят синусоидальные виброиспытания на низком уровне нагружения, затем проводят нормативные механические нагружения и повторяют синусоидальные виброиспытания на низком уровне нагружения, для каждого уровня нагружения получают отклики исследуемой конструкции в заданном частотном диапазоне, в виде зависимости виброускорений от частоты, по результатам сравнения значений этих параметров на двух низких уровнях вибрационного нагружения судят о состоянии целостности конструкции.