Способ неразрушающего контроля конструкций Советский патент 1988 года по МПК G01N29/04 

00

со to

4

СО

Изоореп иш. uiHocHicH к ио)к(|)у1иаюи1е- му Kon rpo.iK), 14 ч;кти()С1и к испытаниям к)к-труми|Г n;i iipoMiioc i b. и может быть использовано ;,, |И определении 11ригод)1ости к(Я1СТ)укиии к гжсп-пуатации но параметрам сш иалов акусгической эмиссии (АЭ).

LU .TbH) и:и)Г))етеиия является повышение точности определения экснлуатационно о ресурса С.1ОИСТЫХ KOHi, гру кций, обра:и;ва11ных путем клеев(ло и,1и диф(})у;(но1 о соединения разно11р()чнь1х м;пч риа;1ов, за сче выбора макеима. |ьно11 нспытате.льной нагрузки, иро- во11.ирук)И1ей АЭ дефектов с )аз 1ерами 1не допустимых.

Способ неразруншюнхесо контроля конструкций реализуется следующим образом.

1ервонача.1Ь}1о из условий уксплуа гацин и (или) те.хнологических условий п|)оиз- водсгва дета;|ей и элементов конс1)укпии онре. 1е. 1Я1От д.тя наие)ед выб|1анного вала в)емени (рабочего ресурса коист)укНИИ) максима.лыю допустимый (на момен

проверки качества конструкции) размер дефекта .

Зная вязкость разрушения Ki и предел 11)очности Он (характеристики материа.. 1а), допустимую длину 1 трещины, задаваясь но отраслевым нормам коэффициентом за- наса ((1 1,5) д-ля рассматриваемой конструкции с учетом ее геометрии, ио таблицам выбирают значение функции Исида или Феддерсена 1(1, Ь) и определяют интервал значений действующих нанряже- нийб.1 и соответствующую ытому интер- валу значений ве.лкчипу нагрузки (но результатам п)едва)И гельцогс) )асчета).

Нижняя раница ве;1ичииы нагрузки, обус,ловленная неравенством

, ;л1.Л(1, h)

определяет необходимость достижения в слоистой конструкции лаких напряжений, при которых дефекты с размерами I Ь начинают развиваться, а с.ледоБателык., и генерировать сигналы ДЭ. Невыпо.:|нение этого условия приводит к тому, что приложенная нагрузка не нровоцируег развитие дефектов с недопустимыми 1)азмерами 1 Ь. и, следовательно, си1 иа;1ы АЭ от этих дефектов не регистрируются, а конструкция при своей явной дефектности нризнается годной. Вер.хпяя граница величин) нагрузки обусловлена тем, что при достижении в какой-либо зоне многослойной консгрукции действующими напряжениями величины, он- ределяемой неравенством

а.1 0,8п1.,

в этой зоне конструкции начинается интенсивный нроцесс образования разруншющих материал субмикро- и микротрещин и опера- ция квазинеразру1 1аюшего контроля превращается в операцию преднамеренного разрушения конструкции. Во.чможный расчетный вариант неравенства

Ю

2

С К,

20

25 .0,8d.

(l, b)

евидете.льствует о том, что допустимая на момент проверки величина I определена неверно и требует уточнения либо завышено значение коэффициента С. При выборе пре- де.льных значений вненшей нагрузки следует учитывать, что чем нагрузка больше, тем .лучше можно обнаружить мелкие трещины, а чем нагрузка меньп1е, тем меньше ве- )оятноеть образования дополнительных дефектов. Поэтому нри проверке конструкций длительног о функционирования е большим периодом времени между плановыми проверками нагрузку выби)ают близкой к нижней г ранипе

С К,

V- l- Hl- h)

а при контроле ответственных конструкций с коротким cpoKcjM эксплуатации (детали .летательньгх аппаратов) нагрузку выбирают но величине, соответствующей верхней границе.

5

5

0

5

После установления величины действующей нагрузки выбирают время Лт ее действия исходя из технологических условий п|)оведепия контрольной операции, в частности, в зависимости от геометрии объекта, удобства доступа, температуры, возможностей нагружаюнхего устройства и т. д. Время Дт должно быть обязательно одинаковым для всех изделий в одной контролируемой партии. На практике время подготовки и проведения измерений составляет от нескольких с-екунд до десятков минут.

После этого подготавливают для испытаний образцы изделий с искусственно заложенными дефектами с характерным размером In. Затем образцы поочередно подвергают нагружению до величины заданной нагрузки, при этом режим воздействия выбирают одипаковым для всех испытуемых изделий, и одновременно регистрируют в диапазоне частот, выбранном в интервале 10-10000 кГц, суммарное число акустических импульсов, их среднюю амплитуду и длительность за время Лт. Регистрацию сигналов осуществляют с номощью известных приборов, например, типа «Малахит.

Частотный диапазон регистрации сигналов 10-10000 кГц обусловлен тем, что при регистрации акустических сигналов ниже 10 кГц уровень посторонних шумов в низкочастотной области не позволяет выделить но,лезный сигна.л от субмикро- и микротре- шин, перемешеиия и трения отдельных волокон и слоев. Регистрация сигналов в частотном диапазоне выше 10 мГц лишена практического смысла, так как в этом случае велико затухание высокочастотного полезного сигнала при его распространении в слоистой конструкции.

После того как проведены испытания эталонных образцов и определены статистически достоверные величины: N - суммарное акустических имнульсов за время Лт, А среднее значение амплитуды акустических импульсов по группе эталонных образцов и т - средняя длительность этих импульсов при наперед заданных условиях измерения (режим - нагрузка - полоса частот), - осуществляют массовую проверку качества изделий из многослойных конструкций. Для этого каждое изделие, так же, как и эталонный образец, подвергают нагружению в течение времени Дт и одновременно регистрируют величины N, А, т, которые сравнивают с определенньши заранее пороговыми значениями N, А, т. Если выполняется система неравенств

f j А А

для какого-либо из изделий контролируемой партии, это изделие признается непригодным для дальнейшей эксплуатации.

Требуемую точность при осуществлении способа обеспечивают совокупным анализом величин параметров акустических сигналов. В частности, если в наиболее прочном материале происходит массовый процесс образования неопасных для эксплуатации суб- микротрещин, измерительная аппаратура регистрирует число импульсов N, превышающих по своему количеству пороговое значение N,- но зато их амплитуда и длительность меньше величин А и г. В другом случае, например, при испытании теплозащитного многослойного пакета за счет перетяжки и трения друг о друга волокон амплитуда А и длительность т налов могут оказаться большими, чем А и т, в то время как количество сигналов меньше, чем N, из-за того, что акустический сигнал от этого процесса имеет квазипостоянную структуру. Поэтому только одновременная регистрация при перечисленных выше условиях по действию нагрузки и совокупный анализ перечисленных параметров акустических сигналов позволяют уменьшить количество необоснованно исключенных из эксплуатации слоистых изделий, качество которых фиксируется только по од

ному из параметров акустически.х сигналов, например по N.

Таким образом, способ познолясг ионы сить точность и достоверность резу. П.т; юн определения качества MHoroc. ioiinbix KOIU :- рукций за счет выбора ве,;1ичины испьи.- те.чьной нагрузки и совокупного an;i.iii.,;i ряда параметров .ЛЭ.

Форму.ш изопре;ени.ч

Способ неразру1наюше1х:) коптро.т конструкций, заключакици1а я в том, что иагру жают конструкцию в течение (J)iiKciipoii;iH ного интервала времени нагрузкой, верхг НИИ предел KOTopoii создае: в коисгрук НИИ напряжения, не нревышаюшие допустимых для бездефектного материала, измеряют параметры сигналов акустическо эмиссии (АЭ), сравнивают их значения i эталонными, но результатам сравнения

0 деляют дефектность конструкции, отлинан.- щийся тем, что, с целью повышения том ности определения эксн.пуатационного pi-ч ур са слоистых конструкций, образоиашн гх путем клеевого или диффузного соединения разнопрочных материалов, максима;1ьпу1о испытательную нагрузку выбирают из условия создания в конструкции эффективных напряжений, определяемых из неравенства

5

30

К.

ХлЬ.(1, Ь)

,8бв

5

0

5

где С К.

коэффициент запаса; - вязкость разру пения; 1о - макснмально донусгимая начальная длина трещин в конструкции;

f(l, b) - значение функции Исида или Феддерсена для длины трещины li и характерного размера конструкции Ь;

ав- предел прочности наименее прочного материала конструкции, в качестве тара.метров АЭ регистрируют суммарное число акустич еских импульсов , их средние амплитуды А и длительност) т, при превышении всеми тремя нарамеграми эталонных значений фиксируют непригодность к эксплуатации контролируемой конструкции.

Изобретение относится к неразрушаю- тему контролю и может быть испо.1ь:и)- вано для определения пригодности конструкции к эксплуатации по сигналам акустической эмиссии (АЭ). Целью изобрете}1ия является повышение точности определения эксплуатационного ресурса слоисты.ч конструкций, образованных путем клеевою и.чи диффузного соединения разнопрочны.х материалов, за счет выбора максимальной испытательной нагрузки, провоцирующей АЭ дефектов с размерами больше допустимых. Задаются допустимой длиной трепшны, определяют величину ис1п 1тательной наг рузки, нагружают конструкцию и но совокупному анализу трех параметров АЭ определяют прочностное состояние конструкции. с S ел