Акустико-эмиссионный способ контроля изделий Советский патент 1992 года по МПК G01N29/14 

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов с использованием метода акустической эмиссии (АЭ), может быть применено для контроля целостности подкрепленных обшивок авиационных изделий при прочностных испытаниях и является усовершенствованием акустико- змиссионного способа по звт св. № 1575703

В основном изобретении описан аку- стико-эмиссионный способ контроля изде- гый, заключающийся в том, что размещают на поверхности изделия в зоне контроля п электроакустических преобразователей, где п 4, первый преобразователь размещают в центре зоны контроля остальные преобразователи располагают по периметру зоны на равном расстоянии R от первого

преобразователя, изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии, суммируют сигналы со всех периферийных преобразователей, разность времен прихода сигналов определяют как разность между временем п прихода сигнала на первый центральный преобразователь и минимальным временем т ч прихода сигнала на пе- риферийные преобразователи, а о дефектности зоны контроля изделия судят по параметрам сигналов, для которых (т i- Ј2)R/ (2C), где С - скорость звука в материале контролируемого изделия.

Недостаток способа - низкая производительность способа вследствие необходимости непрерывного контроля параметров сигналов. Кроме того данный способ не позволяет осуществлять достоверный контN4СЛ СО

О XI

роль изделий с болтовыми и клепаными соединениями.

Целью изобретения является повышение производительности контроля подкрепленных панелей авиационных юделий, имеющих клепаные и болтовые соединения.

Поставленная цель достигается тем, что в известном акустике- эмиссионном способе контроля изделий, заключающемся в том, что раз мещ аюТ Яэ поверхности изделия в зоне контроля п электроакустических преобразователей, где п 4, первый пре- образбвател ь ра змещают в центре зоны контроля, остальные преобразователи располагают по периметру зоны на равном расстоянии R от первого преобразователя, изделие нагружают, принимают сигналы акустической эмиссии, суммируют сигналы со всех периферийных преобразователей, разность времен и определяют как разность между временем г 1 прихода сигнала на первый центральный преобразователь и минимальным временем г 2 прихода сигнала на периферийные преобразователи, о де- фектности зоны контроля судят по параметрам сигналов, для которых (тг ra)R/ (2С), где С - скорость звука в материале контролируемого изделия, центр зоны контроля выбирают на обшивке панели в месте прикрепления ее к детали крепежа, радиус зоны контроля выбирают равным расстоянию от центра зоны контроля до ближайшей детали крепежа, в процессе циклического нагружения периодически измеряют суммарные количество и энергию сигнала АЭ за одно и то же количество циклов нагружения и по их одновременному уменьшению судят о развитии дефекта в изделии.

На фиг. 1 изображена схема устройства, реализующего предлагаемый способ; на фиг. 2 - условное изображение обратной стороны контролируемой съемной панели с элементами подкрепления; на фиг. 3 - схема расположения датчиков на контролируемой панели; на фиг.4 - графики зависимости суммарных значений количества и энергии сигналов АЭ от количества циклов нагружения.

На чертежах приняты следующие обозначения:

1- центральный электроакустический преобразователь;

2- периферийные электроакустические преобразователи;

3- предварительные усилители;

4- усилители с фильтрами;

5- блоки стробирования и определения времени появления сигнала в канале;

6 - блок пространственной фильтрации; 7-блок измерения суммарных количества и энергии сигналов АЭ;

8 - устройство индикации (ЭВМ); 9 - обшивка панели;

10- элемент продольного силового набора - стрингер;

11- заклепки;

12- элемент поперечного силового на- 0 бора-нервюра;

13- отверстия для крепления панели болтами;

14- трещина в обшивке панели;

15- вершины трещины;

5 16 - периферийные датчики большой дефектной зоны;

17- центральный датчик большой дефектной зоны;

18- периферийные датчики большой 0 бездефектной зоны;

19- центральный датчик большой бездефектной зоны;

20- граница большой дефектной зоны;

5 21 - граница малой дефектной зоны;

22- граница малой бездефектной зоны;

23- граница большой бездефектной зоны;

0 24 - кривая NA3(Nn) для большой бездефектной зоны;

25- кривая Мдэ(Мц) для большой дефектной зоны;

26- кривая Мдэ(Мц) для малой безде- 5 фектной зоны;

27- кривая Мдэ(Мц) для малой дефектной зоны;

28- кривая Едэ(Мц) для большой бездефектной зоны;

0 29 - кривая Едэ(Мц) для большой дефектной зоны;

30- кривая Едэ(Мц) для малой бездефектной зоны;

31-кривая Едэ(Мц)для малой дефект- 5 ной зоны;

32- момент создания искусственного дефекта (пропила);

33- момент начала роста трещины;

34- момент, после которого роста тре- 0 щины не наблюдалось.

Для реализации способа можно использовать стандартную аппаратуру для АЭ контроля изделий.

Способ осуществляют следующим об- 5 разом.

На контролируемом объекте размещают в зоне контроля электроакустические преобразователи. Сигналы АЭ, источники которых находятся вне зоны контроля, от- браковываются, так как при нагружении

авиационных изделий возникают интенсивные шумы. Один преобразователь помещают в центре зоны контроля, остальные-на равных расстояниях от него. Центр зоны контроля выбирают на обшивке панели над деталью крепежа, а радиус зоны - равным расстоянию до ближайшей детали крепежа (см. фиг.З - зоны 21, 22 контроля) Изделие циклически нагружают, принимают сигналы АЭ Сигналы со всех преобразователей, кроме центрального, суммируют, например, с помощью параллельного соединения пьезо- датчиков. Для реализации способа достаточно двух информационных каналов, каждый из которых включает предваритель- н ый усилитель 3 (фиг. 1), длинную линию связи и основной усилитель с блоком фильтров

4(фиг 1); сигналы в обоих каналах стробиру- ются в блоке 5 (фиг. 1). При этом должно выполняться следующее условие ч

т-О I,

где т - длительность строба

С - скорость звука в материале контролируемого изделия;

I - максимальная длина пути акустического сигнала.

Условие обеспечивается выбором длительности строба в блоке 5 (фиг 1) В блоке

5(фиг 1) измеряется время г 1 прихода сигнала с центрального преобразователя 1 (фиг 1) и время г 2 прихода суммарного сигнала с периферийных преобразователей 2 (фиг 1).

Сигнал отбраковывается, если

(Г1-Т2)Т, о

где Т , R - расстояние от центрального преобразователя 1 (фиг. 1) до любого периферийного преобразователя 2 (фиг.1); С - скорость звука в материале контролируемого изделия.

Это условие выполняется, когда источник АЭ-сигналов находится вне зоны контроля. В блоке 7 (фиг 1) периодически измеряют суммарные количество и энергию сигналов АЭ за одно и то же число циклов нагружения. О дефектности изделия судят

по параметрам лишь тех сигналов, для которых верно1

(П -т2)

R 2С

Информация о суммарных количестве и энергии сигналов АЭ отображалась на персональной ЭВМ

Способ обладает значительно большей производительностью и достоверностью Так. радиус контролируемой зоны может превышать 0,50 м. С другой стороны, при средней плотности заклепок и болтов на

изделии с болтовыми и клепаными соединениями в зоне контроля радиусом более 0,10 м отношение энергии сигналов трещины к общей энергии принимаемых сигналов становится столь малым, чтб сиТНалы от трещины способом-прототипом не выявляются

Следовательно, для контроля зоны радиусом 0,5 м необходимо более, чем 25 зон

контроля радиусом 0,1 м, и более, чем в 25

раз увеличиваются аппаратные затраты

(вместо 2 каналов получают 50 каналов). Кроме того, в предлагаемом способе отпадает необходимость постоянного контроля, и экономия во времени контроля здесь означает экономию, времени циклических испытаний при контроле изделий и всех затрат, связанных с этими испытаниями как минимум в 4-5 раз

Формула изобретения

Акустико-эмиссионный способ контроля изделий по авт. ев N° 1575703, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности контроля подкрепленных панелей авиационных изделий, центр

зоны контроля выбирают на обшивке панели в месте прикрепления ее к детали крепежа, радиус зоны контроля выбирают равным расстоянию от центра зоны контроля до ближайшей детали крепежа, в процессе

циклического нагружения изделия периодически измеряют суммарные количество и энергию сигналов АЭ за одно и то же количество циклов нагружения и по их одновременному уменьшению судят о развитии

дефекта в изделии.

Изобретение относится к неразрушающему контролю методом акустической эмиссии (АЭ) и может быть применено для контроля целостности подкрепленных панелей изделий при прочностных испытаниях Цепь изобретения - повышение производительности контроля подкрепленных панелей авиационных изделий. При контроле центр зоны контроля выбирают на обшивке панели в месте прикрепления ее к детали крепежа, радиус зоны контроля - равным расстоянию от центра зоны контроля до ближайшей детали крепежа. В процессе циклического нагружения изделия периодически измеряют суммарные количество и энергию сигналов АЭ за одно и то же количество циклов нагружения и по их одновременному уменьшению судят о развитии дефекта в изделии.4 ил

10

Фиг 2

П

х

Щ

i

4 1®

л . «лО

Г-/П2 /

/

15

/

Ю

х

VL

22

/

/

шгз

-20

2S

/

®

12

j-i

2

18

23

Фиг Ч

ЗУ

УЧ