Способ определения прочности оболочки из полимерных композиционных материалов Советский патент 1987 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля прочностных параметров изделий и может быть использовано при определении прочности оболочек из полимерных композиционных материалов, в частности, цилиндрических конструкций из стеклоорганопластиков.

Цель изобретения - повышение точности определения прочности за счёт выявления в оболочке участков с наибольшими повреждениями полимерного КОМПОЗИЦИОННОГО материала.

На чертеже представлены результаты измерений параметров сиголов акустической эмиссии (АЭ) по периметру двух оболочек при двух различных дав- леуиях опрессовки.

Способ определения прочности оболочек из полимерных композиционных материалов заключается в следующем

Контролируемую оболочку подвергают действию давления опрессовки. Осуществляют прием сигна Еов АЭ в точках, равномерно распределенных по оболочке. Измеряют параметры сигналов АЭ и по максимальному значению измеренных параметров выбирают контрольный участок оболочки. Измеряют удлинение контрольного участка, вызванное действием давлейия опрессовки По измеренному удлинению с помощью тарировочной зависимости определяют прочность оболочки.

Способ определения прочности оболочек из полимерных композиционных материалов осуществляют следующим образом.На наружной поверхности контролируемой оболочки, например цилиндрической емкости со сферическими днищами из стеклоорганопластика, равномерно располагают прием ные пьезозлектри ческие преобразователи сигналов АЭ и тензометрические датчики удлинения Согласно условиям оптимизации экспериментального определения формы некоторой кривой минимальное число точек наблюдения должно равняться 10-20. Для обработки принятых сигналов АЭ целесообразно полностью использовать двадцатиканальную акустико-змиссион- ную систему АЭС-20. При контроле удлиненных объектов точки приема равномерно распределяют по внешней поверхности цилиндрической части преимущественно в 4-7 нормальных к ее

образующей сечениях, в каждом не менее трех.

Контролируемую оболочку нагружают

внутренним давлением Р олрессовки, например гидронагружением, принимаюФ преобразователями сигналы АЭ и измеряют их параметры, в частности суммарную эмиссию. На основании измереНИИ вьщелйют участок оболочки, на котором суммарная эмиссия максимальна (контрольный участок). .

На чертеже представлены результаты измерения относительной суммарной

эмиссии Qf по приведенной длине Hj,/H цилиндрической части оболочки со стороны нижнего днища для двух однотипных оболочек (кривые с индексами 1 и 2) при значениях давления опрессовки: Р, 0,4 Р (кривые 1а и 2a)j РО 0,7 Р (кривые 16 и 26), где РЗ разрушающее давление для эталонной оболочки.

Из результатов измерений следует,

что для первой оболочки контрольный участок лежит по ггериметру нормального сечения при 0,1, а для вя орой оболочки - при ,5.

Измеряют удлинение Jl выбранного контрольного участка по показаниям тензометрического датчика и определяют прочность Р оболочки по тариро- вочной зависимости

р Р

Д

Al

+ Р

Э

5

где

0

0

5

-определяемая прочность контролируемой оболочкиJ

-давление опрессовки кон-, тролируемой оболочкиJ

-давление, при котором разрушается эталонная оболочка; ,

-удлинение контрольного участка контролируемой оболочки при давлении опрессовки;

-удлинение участка, аналогичного контрольному, эталонной оболочки при давлении опрессовки;

-удлинение участка, аналогичного контрольному, эталонной оболочки при давлении, близком к давлению разрушения.

Частота f приема сигналов АЭ со стороны низких частот ограничена производственными шумами. При гидроД,

Я,

ЛЬ,

нагружении оболочки нижняя граница лежит в пределах 100 кГц. Со стороны высоких частот частота f приема сигналов АЭ ограничена геометрическими свойствами поверхности оболочки, как отражающей или рассеивающей дифракционной решетки с малой периодичес- к,ой неровностью. Частота заграждения решетки оценивается по отношению с/А, где с - скорость распространени продольных колебаний в материале матрицы, А период неровностей, равный частному от деления ширины ленты на число в ней нитей.

Для матрицы из эпоксидной смолы с 2600 м/с, ширины ленты Ъ,, числу нитей 40, частота заграждения равна 33 МГц. Считая спектр сигналов АЭ равномерным, а затухание сигналов АЭ на частоте заграждения равным их динамическому диапазону 80 g Б и учитывая тот факт, что при понижении частоты коэффициент поглощения полимерных композиционных материалов уменьшается пропорционально квадрату частоты, получают оценку ограничений со стороны высоких частот равной 330 кГц. Если считать количество N точек приема сигналов АЭ неизменным, для оболочек различной площади S целесообразно выбирать частоту f приема из выражения

5 0

t5

20 0

5

5

где А - параметр, определяемый материалом оболочки, в основном коэффициентом поглощения акустических колебаний, равный для стеклоорганопласти- ков 0,1.

При использовании данной формулы выбранная частота лежит в пределах вышеприведенных ограничений для оболочек с площадью 3 - 40 м.

Повышение точности определения прочности оболочек позволяет более верно назначать эксплуатационные нагрузки, в результате чего увеличивается срок их службы, снижается число аварий и т.п.

Формула изобретения Способ определения прочности оболочки из полимерных композиционных материалов, Заключающийся в том, что пpиклaдьjвaют к оболочке давление оп- рессовки, измеряют удлинение участка оболочки и по измеренному удлинению с помощью тарировочной зависимости определяют прочность оболочки, о т- личающийся тем, что, с целью повышения точности, после приложения давления принимают сигналы акустической эмиссии в равномерно распределенных по оболочке точках, измеряют параметры принятых сигналов и по максимальному значению принятого параметра определяют участок оболочки, на котором производят измерение удлинения.

Изобретение относится к акустическим методам неразрз ающего контроля прочностных параметров изделий Целью изобретения является повышение точности определения прочности благодаря приему и измерению параметров сигналов акустической эмиссии (АЭ), вследствие чего в оболочке выявляют участки с максимальным повреждением материала. Контролируемую оболочку подвергают действию давления опрес- совки и принимают равномерно установленными на наружной поверхности оболочки приемными преобразователями сигналы АЭ. Измеряют параметры АЭ, например суммарную эмиссию, и выделяют участок с максимальным значением измеренного параметра. На вы деленном участке с помощью тензодат- чика измеряют вызванное давлением опрессовки удлинение оболочки и по измеренному удлинению с учетом тари- ровочной зависимости определяют прочность оболочек из полимерных компо- зиционных материалов. 1 йл. i (Л СО 01 оо со

0.1 02 0.3 at 0-5 0.6 ол О.В аз

-™ 3аказ 5991/43 Тираж 776 Подписное Произв-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4