Ультразвуковой способ определения остаточной долговечности элементов конструкции

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А 1, И.И.Гуревич Я а е 8) тельство М 29/00, 84, И 10 СССР1983,я атавние ПОСОБ ОПРЕДЕЛЕЕЧНОСТИ ЭЛЕИЕНосится оля, а етодам коненно к ия долго в авиац о- дру ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТ(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙНИЯ ОСТАТОЧНОЙ ДОЛГОТОВ КОНСТРУКЦИИ(57) Изобретение отнеразрушающего контрвозможности определести элементов судов Изобретение относится к методам неразрушающего. контроля, а именно к возможности определения долговечности элементов судов, в авиации и других областях машиностроения .Целью изобретения является снижение трудоемкости и повышение точности путем контроля поверхностного слоя изделия.На чертеже представлена блок-схема устройства для реализации способа.Устройство состоит из генетатора 1 ультразвуковых колебаний, соединенного с излучателем 2, установленным: на ,контролируемый участок изделия 3, приемника 4 ультразвуковых колебаний. последовательно соединенного с усилителем 5 и измерителем 6 амплитуды электрических колебаний. гих областях машиностроения. Цельюизобретения является снижение трудо"емкости и повьппение точности путем контроля поверхностного слоя изд В предлагаемом способе для опред ния остаточной долговечности эле тов конструкции измеряют изменен затухания поверхностных волн Рэл на двух частотах. Измерение затух ния осуществляют до начала экспл ции и в момент контроля иэделия процессе его .эксплуатации. Измен затухания характеризует динамику развития поверхностных дефектов отношению к начальному состоянпо териала и позволяет определять о таточную долговечность элементов струкции. 1 ил. Сущность изобретения состоит в том что в предлагаемом способе для определения остаточной долговечности элементов конструкции измеряют изменение затухания поверхностных волн Рэлея на двух частотах. Измерение затухания осуществляют до начала эксплуатации и в момент контроля изделия в процессе его эксплуатации. Изменение затухания характеризует динамику развития поверхностных дефектов по отношению к начальному состоянию материала и позволяет определять остаточную долговечность элементов конструкции.Способ осуществляется следующим образом,На контролируемый участок изцелия 3 устанавливают излучатель 2. и при1582119 А1 п - , МА А ю 55 где семник 4 на выбранном расстоянии ( 200 мм), Излучатель последовательно возбуждается генератором 1 на частотах Г = 20 МГц и Г 3 МГц, По 15 сле прохождения контролируемого участка поверхностные волны преобразуются в электрический сигнал приемником 4, усиливаются усилителем 5 и подаются иа измеритель 6 амплитуды электрических колебаний.Выбор частот объясняется тем, что при усталостном разрушении в поверхностном слое толщиной - 3 размеров зерен в течение 10-157. долговечности элемента конструкции Формируется плотность микроповреждений, близкая к критической, В остальной толще металла (контролируемой на частоте Г) критическая плотность микроповреждений достигается непосредственно перед разрушением.Остаточную долговечность образца вычисляют по формуле, которую можно выразить через значения измеренных25 амплитуд. Амплитуда волны, прошедшей расстояние Ь, вычисляется по формулеА = А ехр(-2 юЛ )где .Л - амплитуда возбуждаемой волны;ос - коэФфициент. затухания.Изменение амплитуды прошедшей волны, вызванное повреждениями материала, описывается следующей формулой:А" = А ехр -2 ы (о+ Ы) 1 , 35 где дс - изменение коэффициента затухания, вызванное повреждениями в материале.Измеряя амйлитуды волн, прошедших 40 расстояние Ь до начала эксплуатации Аф и после некоторой наработки А, получим значение изменения коэффи- циента затуханиядо.= 1 п -А45Ао Подстановка значения До в выражение для остаточной долговечности на частотах Е и Гприводит к формуле остаточной долговечности через 50 амплитуды поверхностных волн, измеренных до начала эксплуатации и после некоторой наработкиСравнение результатов вычисления остаточной долгов .чности по приведенной формуле с наработанным числом циклов показывает, что предложенная методика контроля позволяет прогнозйровать момент разрушения, В качестве критерия выработки ресурса следуА А, ет взять отношение 1 п и 1 п - ,Аь Аф равное 0,7. Это соответствует 703 исчерпания ресурса конструкции и обеспечивает безопасную эксплуатацию.Применение этого метода позволит повысить точность прогноза за счет учета изменения приповерхностной структуры образца в процессе усталостного разрушения. Снижение трудоемкости достигается за счет сокращения работ, связанных с изготовлением и установкой образцов-свидетелей, и за счет того, что поверхностные волны позволяют контролировать одновременно большую поверхность конструкции, определяемую расстоянием между приемным и излучающим датчиками. Кроме того, отпадает необходимость в работах, связанных с измерением нагружения и напряжений, действующих в зоне контроля. Формула изобретенияУльтразвуковой способ определения остаточной долговечности элементов конструкции, заключающийся в том, что возбуждают и принимают ультраФзвуковые колебания, прошедшие контролируемый участок конструкции, измеряют параметры принятых колебаний,. по значению которых судят об остаточной долговечности элементов онструкции, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения трудоемкости и повышения точности путем контроля поверхностного слоя изделия, последовательно возбуждают волну Рэлея в слое толщиной не более трех размеров зерен и в слое толщиной не менее десяти размеров зерен материала конструкции, в качестве параметров принятых колебаний измеряют коэффициент затухания а остаточную долговечность Н определяют по формулеост1ос- ои = 1Ост о/в - ф и о, - значения коэффициентазатухания соответственно до начала экс- .плутации и в 1-й мобф и е 1 - то же, в слое толщийной не менее десятиразмеров зерен материала конструкции. Составитель Вв Юровскийя Техред Л,Олийнык Корректор А.Обручар Редактор А. Мако 086. Тираж 510осударственного комитета по иэобретени 113035, Москва, Ж, Раушская ака изводственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1011582119мент измерений в слоетолщиной не болеетрех размеров зеренматериала конструкции;Ф Подписноеи открытиям при ГКНТ ССб., д. 4(5