Способ контроля дефектов балочных конструкций с заделанными концами Советский патент 1987 года по МПК G01M7/00 G01N29/04 

1

Изобретение относится к неразрушающему контролю дефектов изделий, в частности балочных конструкций с заделанными концами.сЦель изобретения - сокращение временных затрат за счет исключения необходимости предварительного определения амплитудно-частотной характеристики конструкции. ,10

На фиг. 1 изображена схема контроля по предлагаемому способу; на фиг. 2 - нормированная огибающаяг форм колебаний с присоединенной массой в зависимости от положения массы 15 по длине балочной конструкции при наличии дефекта в точке с координатой 0,7 х /1.

Способ осуществляется следующим образом. 20

Последовательно присоединяя в различных точках по длине балочной конструкции массу т, возбз ждают упругие колебания конструкции приложением гармонической силы Рр sin(2 JT)t ) в мес- 25 те установки массы т. Измеряя амплитуды колебаний Y присоединенной массы m при каждом ее расположении, по зависимости амплитуды колебаний присоединенной массы от ее расположения 30 судят о наличии дефекта и его местоположении в балочной конструкции. Величину присоединенной массы m выбирают в 6,5 раза большей массы балочной жесткости балочной конструкции в зоне дефекта. Форма колебания балочной конструкции с присоединенной мас с- сой m при наличии дефекта с изгибной

жесткостью с., имеет вид:

-3Y (x,)CV S(kx, )+СУ T(kx, ) U(kx, )

,(1)

+C7v(kx,);

(2)

, (г),

, (21

Y2(x,)C ; S(kx,)(kx,)+c7u(kx.) (kxJ;

YjCx):

cTs(kXj,) T(kx )c7 u(kXi) (kx2),

где S(kx),T(kx), U(kx),V(kx)

функции Крылова;

nr

-f

fF

El

(2;Ti))2 -.

,(1...3) 1...4

частотный параметр;

константы, определяемые из граничных условий.

Граничные условия исследуемой дефект ной балочной системы осуществляются из условия заделки концов и стыковки участковд на которые балочную сис тему разбивает присоединенная масса m и дефект изгибной жесткостью Сд. Зависимость амплитуды колебаний присоединенной массы m от координаты а ее положения, определенная из си теной конструкции, а колебания возбуж- (2), вьфажается в виДе

дают с частотой

..-

V

EI

pF

(1)

Y(a)(ka)+c7v(ka), (3)

где С

г (ii

4

константы, определя

где Е, р - модуль упругости и плотность материала балочной конструкции соответственно;

I,F момент инерции и площадь

1 поперечного сечения балочной конструкции соответственно;

длина балочной конструкции.

При наличии дефекта в балочной конструкции в зоне дефекта имеет место максимальная амплитуда Y колебаний присоединенной массы т. На графике нормированной зависимости o MoiKc зоне дефекта наблюдается острый пик, высота которого в отношении к амплитуде колебаний бездефектной конструкции зависит от изгибс3450782

ной жесткости балочной конструкции в зоне дефекта. Форма колебания балочной конструкции с присоединенной мас- с- сой m при наличии дефекта с изгибной

жесткостью с., имеет вид:

-3Y (x,)CV S(kx, )+СУ T(kx, ) U(kx, ) +

,(1)

+C7v(kx,);

(2)

, (г),

, (21

Y2(x,)C ; S(kx,)(kx,)+c7u(kx.)+ (kxJ;

YjCx):

cTs(kXj,) T(kx )c7 u(kXi)+ (kx2),

где S(kx),T(kx), U(kx),V(kx)

функции Крылова;

nr

-f

fF

El

(2;Ti))2 -.

,(1...3) 1...4

частотный параметр;

константы, определяемые из граничных условий.

Граничные условия исследуемой дефектной балочной системы осуществляются из условия заделки концов и стыковки участковд на которые балочную систему разбивает присоединенная масса m и дефект изгибной жесткостью Сд. Зависимость амплитуды колебаний присоединенной массы m от координаты а ее положения, определенная из (a)(ka)+c7v(ka), (3)

где С

г (ii

4

константы, определя

емые при решении уравнения, образованного подстановкой граничных уело- ВИЙ в систему уравнений (1).

Выразим частоту л) возбуждения колебаний и величину m присоединенной массы в следующем виде:

А2 2«

IT Т

EI рГ,

J

12

0

ш 1 pFl,

где

А

m

5

pF G k-1

k const;

const.

(4) (5)

(6) (7)

Исследования показали, что максимальная чувствительность способа, г.е. максимальное относительное изменение амплитуды колебаний присоединенной массы m в зоне дефекта Ja /Yj, достигается при значениях ,3; G 14,9. При подстановке указанных значений А и G выражения (4) и (5) приобретают вид:

л)

- О.З

(8) (9)

Предлагаемый .способ позволяет исключить снятие амплитудно-частотной характеристики конструкции для определения частоты испытательного режима за счет установления соотношения для определения частоты вынужденных колебаний и величины сосредоточенной массы т.

Формула изобретения

Способ контроля дефектов балочных конструкций с заделанньпми концами, по которому последовательно присоединяют в различных точках конструкции массу, возбуждают упругие колебания конструкции приложением гармонической силы в месте установки массы, измеряют амплитуды колебаний

присоединенной массы при каждом ее расположении и по зависимости амплитуды колебания присоединенной массы от ее расположения судят о наличии дефекта и его местоположении в конструкции, отличающийся

тем, что, с целью сокращения временных затрат путем исключения необходимости предварительного определения амплитудно-частотной характеристики конструкции, величину присоединенной

массьивыбирают в 6,5 раза большей массы балочной конструкции, а колебания возбуждают с частотой

JH

IfF

, 0,84

- ir

где Е - модуль упругости материала

балочной конструкции; I,F - соответственно момент инерции и площадь поперечного сечения балочной конструкции;

-плотность матери ала балочной конструкции;

-длина балочной конструкции.

А ,}

Y./Y,

itaxc

22Кго

г.1

i,0

0,5

Ц)

US 0,6

4У.2

«7

0,8т

ВНИИПИ Заказ 4912/42 Тираж J76 Подписное

Произв.-notarp. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к неразрушающему контролю дефектов балочных конструкций с заделанными концами путем возбуждения упругих колебаний. Целью изобретения является сокращение временных затрат за счет исключения необходимости предварительного определения амплитудно-частотной характеристики конструкции. Последовательно присоединяя в различных по длине точках балочной конструкции массу га, возбуждают упругие колебания конструкции приложением гармонической силы в месте установки массы т. Измеряя амплитуду колебаний Y присоединенной массы в зависимости от ее положения, по полученной зависимости судят о наличии и местоположении дефекта в балочной конструкции. Величину присоединенной массы т выбирают в 6,5 раз большей массы балочной конструкции, а частоту колебаний л) задают по соотношению: О 0,84/1 V EI/fF, где Е, j - модуль упругости и плотность материала балочной конструкции; I, F - момент инерции и площадь поперечного сечения; 1 - длина балочной конструкции. Способ позволяет исключить снятие амплитудно-частотной характеристики конструкции для определения частоты испытательного режима за счет установления соотношений для определения частоты вынужденных колебаний и величины сосредоточенной массы т. 2 ил. (Л со ел оо