СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДЕФЕКТНОСТИ ОБЪЕКТА Российский патент 2024 года по МПК G01M7/02 

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и может быть использовано для диагностики изделий по параметрам их механических колебаний, например, при дефектоскопии серийных изделий.

Известен «Способ контроля дефектности объекта» (патент РФ № 2308028, МПК G01N 29/04, опубл. 10.10.2007), заключающийся в возбуждении в контролируемом объекте резонансных механических колебаний, определении их параметров, в качестве одного из которых выбирают количество резонансных пиков в заданном частотном интервале, сравнении их с эталонными значениями, по отклонению от которых судят о наличии дефекта. Для возбуждения в контролируемом объекте резонансных механических колебаний используют минимальную вынуждающую силу, позволяющую выявлять все значимые резонансные частоты. Частоту вынуждающей силы последовательно изменяют в заданном частотном интервале, содержащем основные гармоники и несколько обертонов в серии эталонных объектов, после чего строят акустический спектр объекта - зависимость амплитуды возникающих колебаний от частоты, а резонансные пики определяют по превышению величины их добротности над пороговым эталонным значением. Данный способ является наиболее близким к заявляемому способу и выбран в качестве прототипа.

К недостаткам указанного способа относится его сложность, так как для выявления наличия дефекта производят выявление всех значимых резонансных частот, затем производят анализ параметров каждого резонанса в реальном масштабе времени.

Известен «Способ контроля дефектности объекта» (патент № 2748291, МПК 01 №29/04 (2006.1) опубл. 21.05.2021), заключающийся в возбуждении в контролируемом объекте механических колебаний с определением их параметров, сравнении полученных параметров с предельными значениями, по превышению которых судят о наличии дефекта. В качестве параметров колебаний используют контрольную частоту, которая является обобщенной характеристикой спектра колебаний, характеризующей проекцию на ось частот «центра тяжести фигуры», заключенной внутри кривой, описывающей вибрационный спектр. Контрольная частота, определенная таким образом, обобщенно характеризует распределение энергии по частотам, изменение которой характеризует появление и развитие неисправностей. Данный способ выбран в качестве прототипа.

К недостаткам указанного способа относится его нечувствительность к изменению уровня текущих вибронагрузок на узлах и элементах изделия во время его виброиспытаний, т.к. контрольная частота вибропроцесса не зависит от интенсивности вибраций. Однако, появление и развитие неисправностей вызывает не только изменение частотного состава вибраций на объекте испытаний, но и изменение их интенсивности.

Техническая проблема, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в обеспечении повышения точности определения дефектности контролируемого объекта.

Технический результат, получаемый при использовании заявляемого способа, состоит в учете в результатах испытаний как частотного состава вибрации, так и ее интенсивности.

Указанная техническая проблема решается за счет того, что в заявляемом способе определения дефектности объекта, заключающемся в возбуждении в течение заданного времени в контролируемом объекте механических колебаний с использованием заданной вынуждающей силы, определении обобщенных параметров спектра возбужденных в объекте механических колебаний в виде обобщенных контрольных параметров спектра возбужденных в объекте колебаний, сравнении полученных обобщенных параметров с заданными значениями, по превышению которых судят о наличии дефекта, в отличие от прототипа, в течение всего времени воздействия определяют безразмерную функцию отклонения для возбужденных в объекте колебаний, определяемую расчетным путем по соотношению

где

P(t) - безразмерная функция отклонения обобщенных параметров текущего спектра от контрольных;

f^k - медианная частотная координата контрольного вибрационного спектра, определяемая в начале воздействия заданной вынуждающей силы;

f^T - медианная частотная координата текущего вибрационного спектра;

S^k - медианная спектральная координата контрольного вибрационного спектра, определяемая в начале воздействия заданной вынуждающей силы;

S^T - медианная спектральная координата текущего вибрационного спектра,

а о наличии дефекта судят путем сравнения безразмерной функции отклонения с допустимой границей дефектного состояния объектов соответствующего типа, определенной заранее путем моделирования влияния распространенных дефектов и/или путем статического анализа данных предыдущих испытаний образцов объектов соответствующего типа.

Использование для определения дефектности объекта обобщенных характеристик механических колебаний в виде контрольных и текущих параметров спектра возбужденных в объекте колебаний повышает информативность результатов виброиспытаний за счет учета в результатах испытаний как частотного состава вибрации, так и ее интенсивности и позволяет с высокой точностью делать вывод о дефектности объекта.

Изобретение поясняется фигурами. На фиг. 1 изображен контрольный спектр колебаний, замеренный в начале вибронагружения. В качестве обобщенной характеристики спектра используются медианные координаты вибрационного спектра. Медианные координаты определяются как координаты «центра тяжести» плоской фигуры, заключенной внутри кривой, описывающей вибрационный спектр. Отличие обобщенных параметров текущего спектра от контрольных параметров контрольного спектра на момент времени t в процессе виброиспытаний определяется функцией отклонения, определяемой следующим безразмерным соотношением:

P(t) - безразмерная функция отклонения обобщенных параметров текущего спектра от обобщенных контрольных параметров;

f^k - медианная частотная координата контрольного вибрационного спектра;

f^T - медианная частотная координата текущего вибрационного спектра;

S^k - медианная спектральная координата контрольного вибрационного спектра;

S^T - медианная спектральная координата текущего вибрационного спектра.

Медианные координаты (координаты «центра тяжести») вибрационного спектра определяются по соотношениям, используемым для однородных плоских фигур. (Справочник машиностроителя. Том 1. Машгиз, Москва, 1956, стр. 360).

Заявляемый способ осуществляется следующим образом.

В начале виброиспытаний при действии заданной вынуждающей силы в контролируемом объекте возбуждают механические колебания, строят контрольный вибрационный спектр объекта, по которому определяют обобщенные контрольные параметры спектра (f^k, Sk), определяемые медианными координатами контрольного вибрационного спектра.

Определение медианных координат текущего спектра (f^T, S^k) во время виброиспытаний производят в течение всего нормативного времени вибронагружения для данного типа объектов с назначенным шагом по времени.

В случае если в каком-либо элементе объекта начинается процесс разрушения или нарушения состояния сборки объекта, сопровождающийся появлением ударов, как следствие, изменяется форма текущего вибрационного спектра и его медианные обобщенные параметры.

О наличии дефекта судят путем сравнения текущих обобщенных параметров текущего спектра (f^T, S^T) относительно контрольных параметров вибрационного спектра (f^k, S^k), по безразмерной функции отклонения P(t), определяемой расчетным соотношением (1) с ее допустимым значением. Если изменения функции P(t) больше допустимого значения, объект испытаний считается дефектным (допустимая граница АВ, фиг. 2).

Использование для определения дефектности объекта обобщенных характеристик механических колебаний в виде обобщенных параметров текущего и контрольного спектра колебаний, возбужденных в объекте колебаний, упрощает процесс определения допустимых параметров колебаний и позволяет с высокой точностью делать вывод о дефектности объекта.

Заявляемый способ прошел испытания и показал высокую чувствительность и точность в определении дефектности контролируемого объекта.

Использование: для определения дефектности объекта. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждают в течение заданного времени в контролируемом объекте механические колебания с использованием заданной вынуждающей силы, определяют обобщенные параметры спектра возбужденных в объекте механических колебаний в виде обобщенных контрольных параметров спектра возбужденных в объекте колебаний, сравнивают полученные обобщенные параметры с заданными значениями, по превышению которых судят о наличии дефекта. В течение всего времени воздействия определяют безразмерную функцию отклонения для возбужденных в объекте колебаний, определяемую расчетным путем, а о наличии дефекта судят путем сравнения безразмерной функции отклонения с допустимой границей дефектного состояния объектов соответствующего типа, определенной заранее путем моделирования влияния распространенных дефектов и/или путем статического анализа данных предыдущих испытаний образцов объектов соответствующего типа. Технический результат: повышение точности и упрощение определения дефектности объекта. 2 ил.

Способ определения дефектности объекта, заключающийся в возбуждении в течение заданного времени в контролируемом объекте механических колебаний с использованием заданной вынуждающей силы, определении обобщенных параметров спектра возбужденных в объекте механических колебаний в виде обобщенных контрольных параметров спектра возбужденных в объекте колебаний, сравнении полученных обобщенных параметров с заданными значениями, по превышению которых судят о наличии дефекта, отличающийся тем, что в течение всего времени воздействия определяют безразмерную функцию отклонения для возбужденных в объекте колебаний, определяемую расчетным путем по соотношению

где

P(t) - безразмерная функция отклонения обобщенных параметров текущего спектра от контрольных;

f^k - медианная частотная координата контрольного вибрационного спектра, определяемая в начале воздействия заданной вынуждающей силы;

f^T - медианная частотная координата текущего вибрационного спектра;

S^k - медианная спектральная координата контрольного вибрационного спектра, определяемая в начале воздействия заданной вынуждающей силы;

S^T - медианная спектральная координата текущего вибрационного спектра,

а о наличии дефекта судят путем сравнения безразмерной функции отклонения с допустимой границей дефектного состояния объектов соответствующего типа, определенной заранее путем моделирования влияния распространенных дефектов и/или путем статического анализа данных предыдущих испытаний образцов объектов соответствующего типа.