Способ вибрационного контроля одномерных конструкций Советский патент 1989 года по МПК G01M7/00 

Изобретение относится к контролю дефектов в конструкции, а именно к способам вибрационного контроля балочных конструкций.

Целью изобретения является повышение информативности.

На чертеже показано устройство, реализующее способ.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемую балочную конструкцию 1 демпфируют в двух сечениях, например, соединяя демпфируемые сечения с неподвижным основанием 2. В центре

выделенной зоны между демпфированными сечениями контролируемой конструкции устанавливают массу 3, превышающую в 6, 5 раза массу выделенной зоны. Соединяют массу 3 с основанием 2 через упругий элемент 4 с регулируемой жесткостью, выполненной в виде гофрированного упругого цилиндра 5, заполненного магнитореологической жидкостью 6 и охваченного электрическими обмотками 7, подключенными к источнику 8- напряжения. Обеспечивают жесткость упругого элемента, равную изгибной жесткости выделенной зоны при

СП

О5

00

315

отсутствии в ней дефекта. Возбуждают колебания выделенной зоны, прикладывая к массе 3 с помощью вибратора 9, связанного через усилитель 10 мощности с генератором 11, гармоническую силу постоянной амплитуды. Частота возбуждающей силы в ,5 раза меньше резонансной частоты изгибных колебаний выделенной зоны. С помощью дат- чика 12, .связанного через усилитель 13 с регистратором И, измеряют амплитуду колебаний массы 3. Изменяют положение демпфированных сечений и массы 3, перемещая контролируемую конструкцию относительно основания 2. Находят зависимость амплитуды колебаний массы 3 от ее расположения на исследуемой конструкции 1, по которой определяют расположение дефекта в контролируемой конструкции 1. После выявления расположения дефекта при расположении массы 3 на дефектном сечении изменяют жесткость упругого элемента Ц, добиваясь равенства ам- плитуды колебаний массы 3 амплитуде колебаний массы 3 при установке ее на бездефектной выделенной зоне. По изменению жесткости упругого элемента , определяемому по напряжению источника 8, подключенного к обмотке 7, определяют потерю жесткости конт- рблируемой конструкции 1 в дефектном сечении.

Соединение массы 3 с неподвижным основанием 1 через упругий элемент k с регулируемой жесткостью и изменение жесткости упругого элемента так, чтобы амплитуды колебаний массы 3 при присоединении ее к конструкции 1 в дефектном сечении и в бездефектной зоне былы равны, позволяет количественно определить потерею жесткости конструкцией в дефектном сечении, что повышает информативность спосо

ба.

Пример. Определяют местоположение дефекта и потерю жесткости балочной конструкции в виде стального стержня длиной 2,5 м и диаметром 6 мм. Основание в виде скобы имеет жесткость, в несколько десятков раз превышающую жесткость контролируемой зоны длиной 0,2 м.

Перемещают контролируемую кон-, струкцию относительно скобы и присое- диненной массы 3. Упругий элемент 4 выполняют из резинового гофрированного герметичного цилиндра, заполненc п 5

5

5

5

ного керосином с мелким ферромагнетиком. Цилиндр охватывают электрической катушкой, подключенной к источнику питания.

Суммарная масса датчика перемещения, одного механизма перемещения и присоединенной массы равна 0,255 кг.

Подачей напряжения на обмотки катушки и его увеличением добиваются равенства жесткостей контролируемой зоны конструкции и подпирающей массу жесткости. Согласно тарировочной кривой эта жесткость, принятая как минимальная и характеризующая неповрежденную конструкцию, составила С 15|62 40 N/M. Затем определяют резонансную частоту, которая составила 17б,3 Гц. Возбуждение упругих колебаний осуществляют на частоте 39 Гц. Дефект типа трещины обнаружен по изменению амплитуды, регистрируемой самописцем. После этого при расположении присоединенной массы в зоне дефекта увеличивают напряжение, подаваемое на обмотки катушки, и по тарировочной характеристике опредя- ют значение изменяемой жесткости, при которой амплитуда колебаний уменьшилась до первоначального значения. Оно составило N/M превысило начальное значение жесткости на 20%.

Таким образом, вследствие дефекта конструкция потеряла 2Q% своей первоначальной жесткости.

Формула изобретения

Способ вибрационного контроля одномерных конструкций, по которому исследуемую конструкцию демпфируют в двух сечениях, присоединяют в середине выде- . ленной зоны конструкции между демпфированными сечениями массу, в 6,5 раза превышающую массу выделенной зоны, изменяют положения демпфированных сечений и массы, сохраняя расстояние между ними, при каждом положении демпфированных сечений и массы возбуждают колебания выделенной зоны конструкции, прикладывая к массе гармоническую силу постоянной амплитуды и постоянной частоты, меньше резог i нансной частоты выделенной зоны, измеряют амплитуду колебаний массы, находят зависимость амплитуды колебаний массы от ее положения, по которой судят о положении дефекта и степени дефектности контролируемой кон515

струкции, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности, массу соединяют с неподвижным основанием через упругий элемент с регулируемой жесткостью, при определении положения дефекта жесткость упругого элемента устанавливают равной изгибной жесткости бездефектной выделенной зоны, а после выявления по16817

ложения дефекта изменяют жесткость упругого элемента, добиваясь равенства амплитуд колебаний масо« при установке ее в дефектном сечении и при установке в бездефектной выделенной зоне, и по изменению жесткости упругого элемента судят о потере жесткости контоолируемой конструкции.

Изобретение относится к неразрушающему вибрационному контролю конструкции. Цель изобретения - повышение информативности. Для этого определяют положение дефекта по зависимости измеряемой амплитуды колебаний массы, присоединенной в середине выделенной зоны между демпфированными сечениями. Колебания возбуждают приложенной к массе гармонической силой. После выявления положения дефекта изменяют жесткость упругого элемента, связывающего массу с неподвижным основанием, добиваясь равенства амплитуд колебаний массы при установке ее в дефектном сечении и при установке в бездефектной выделенной зоне. По изменению жесткости упругого элемента судят о потере жесткости контролируемой конструкции. Соединение массы с основанием через упругий элемент с регулируемой жесткостью и изменение жесткости упругого элемента так, чтобы амплитуда колебаний массы при присоединении ее к исследуемой конструкции в дефектном сечении и бездефектной зоне, позволяют количественно определить потерю жесткости конструкций в дефектном сечении, что повышает информативность способа. 1 ил.