Акустико-эмиссионный способ определения повреждаемости изделий

в) КЦ (и) 2 (51) 01 29 14 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам(71) Научно-исследовательский институт механики и прикладной математики Ростовского университета(72) Зацаринный ВЛРожков ЕВПанич АЕ(73 Научно-исследовательский институт механики и прикладной математики Ростовского университета(4) АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫЙ СПОСОБОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДДЕМОСТИ ИЗДЕЛий(7) Изобретение оносится к способам диагностиаи прочности материалов и конструкций методамиакустической эмиссии и может быть использованодпя повышения надежности и безопаснасти эксплуатации конструкций в авиа- и ракетостроении идля исследования процессов разрушения материава Целью изобетения является повышение достоверности при контроле изделии, предназначенных для эксплуатации в сложных условиях при акустико-эмиссионном способе определения параметра повреждаемости изделий, Испытания проводят в нагревательной печи, до нагружения изделия нагревают с постоянной скоростью до рабочей температуры, изделие нагружают дважды с постоянной скоростью до величины рабочей нагрузки, после первого нагружения изделие разгружают до 50% величае рабочей нагрузки и снова нагружают. Регистрируют сумму амплитуд сигналов прн первом и втором нагружениях Параметр повреждаемости определяют по известной зависимости при появлении сигналов акустической эмиссии при втором нагружении или при первом и втором нагруженияк а отсутствие сигналов свидетельствует о качественном изделии. 3 ил.Изобретение относится к способам ди- в нагревательной печи, перед нагружениемагностики прочности материалов и конст- изделие нагреваютспостояннойскоростьюрукций методами акустической эмиссии и до рабочей температуры, нагружение осуможет быть использовано для повышения ществляют с постоянной скоростью до ранадежности и безопасности эксплуатации 5 бочей нагрузки, затем изделие разгружаютконструкций в авиа- и ракетостроении и для до 50 ф, от величины рабочей нагрузки иисследованйя процессов разрушенич мате- вновь нагружают до той же величины, регириалов: стрируют сумму амплитуд сигналов при перИзвестен способ контроля прочности вом и втором нагружениях, параметризделий из хрупких материалов, состоящий 10 повреждаемости определяют в случае появв том, что, изделие нагружают до начала ления сигналов акустической эмиссии припоступления сигналов акустической эмис- втором нагружении или при первом и втосии, разгружают изделие до 700 от достиг- ром нагружениях, а при отсутствии сигналовнутой величины нагрузки и, если сигналы акустической эмиссии при нагружениях изпри разгрузке отсутствуют, нагружение по делие считают качественным.вторяют, регистрируют величину макси- На чертеже представлена блок-схемамальной нагрузки, при разгрузке от которой устройства, реализующего акустико-эмисприсутствуют сигналы акустической эмис- сионный способ определения параметрасии, и по ней судят о прочности изделия, повреждаемости изделий,Оценка прочности производится на основа Устройство содержит нагревательнуюнии поведения испытуемого образца Я печь 1 с устанавливаемым в ней изделием 2.Наиболее близким к изобретению явля- Анализатор акустических сигналов содерется известный акустическо-эмиссионный жит приемный преобразователь 3 предваспособ определения параметра повреждае- рительный усилитель 4 и анализатор 5.мости иэделий, заключающийся в том, что 25 Измеритель усилий и температуры состоитобразец изделия нагружают до разрушения, из тензометрического датчика 6 усилий, террегистрируютсуммуамплитудсигналоваку- мопары 7, усилителей 8 и 9 и регистраторастической эмиссии из эоны разрушения, 10, Нагружающая система состоит из гидобъем зоны разрушения и расстояние от равлического насоса 11, управляющего устэоны разрушения до приемного преобразо ройства 12, гидроцилиндра 13 с поршнемвателя, те же параметры регистрируют при 14, двух колонн 15 и 16, траверс 17, 18, 19,нагружении диагностируемого изделия, а волновода 20 и рабочего стола 21.параметр повреждаемости определяют с Способ осуществляется следующим обучетом вида изделия, затухания сигналов разом,акустической эмиссии в материале изделия 35 Нагревают с постоянной скоростью си зарегистрированных параметров 2, помощью нагревательной печи 1 иэделие 2. К недостатку известного способа следу- до рабочей величины температуры. Затем сет отнести низкую достоверность получае- постоянной скоростью нагружают до рабомых результатов, поскольку испытания чих уровней нагрузок и регистрируют припроводят без учета условий эксплуатации 40 этом сигналы акустической эмиссии с поизделий, мощью приемного преобразователя 3.Целью изобретения является повыше- Электрические сигналы с преобразование достоверности при контроле изделий, теля поступают при этом на предварительпредназначенных для эксплуатации в слож- ный усилитель 4 и далее усиленные сигналыных условиях, поступают в анализатор 5, где происходитЭто достигается тем, что при акустико- выделение параметров сигналов АЭ, в частэмиссионном способе определения пара- ности выделяется параметр повреждаемометра повреждаемости изделий, сти Рь Измерение усилий производится сзаключающемся в том, что образец изделия помощью тензометрического преобразовапогружают до разрушения, регистрируют 50 теля 6, измерение температуры - с посумму амплитуд сигналов акустической мощью термопары 7, Усиление сигналов сэмиссии из эоны разрушения, объем зоны датчиков усилий и измерение температурыразрушения и расстояние от эоны раэруше- производится с помощью усилителей 8 и 9.ния до приемного преобразователя, те же Усиленные сигналы с датчиков поступают напараметры регистрируют при нагружении 55 регистрирующее устройство 10, Механичедиагностируемого изделия, а параметр по- ское усилие создается с помощью гидравливреждаемости определяют с учетом вида из- ческого насоса 11, устройства 12 управленияделия, затухания сигналов акустической и гидроцилиндра 13 с поршнем 14,эмиссии в материале изделия и зарегистри- Тензометрические датчики приклеенырованных параметров, испытания проводят на полой упругой колонне 15, которая с дру гой колонной 16 и траверсами 17, 18, 19 образуют силовую раму нагружающего устройства. Испытуемый образец 2 устанавливается на рабочий стол 21. Акустическая информация из зоны нагрева печи 1 выводится с помощью акустического волновода 20, который одновременно входит в состав силовой рамы посредством тра версы 17.В начале процесса испытаний производится нагрев образца 2 до рабочей температуры с помощью печи 1, затем производится механическое нагружение с помощью описанной выше нагружающей системы до величины рабочих нагрузок. В процессе механического нагружения производят регистрацию сигналов акустической эмиссии. После достижения величины механической нагрузки рабочих значений снимают нагрузку в пределах от нуля до 50 от достигнутой величины рабочей нагрузки и вновь производят нагружение, регистрируя при этом сигналы акустической эмиссии. Минимальное значение нагрузки, до которой производят сброс первой нагрузки, зависит от вида материала. Определяющим параметром при выборе минимального значения нагрузки является появление сигнала АЭ при втором нагружении данного материала.Это устанавливается опытным путем, Диагностику прочности изделия производят по величине параметра сигналов АЭ при первом и втором нагружении, Учитывая, что диагностика прочности определяется вероятностью того, что изделие выдержит данную нагрузку, за параметр акустической эмиссии необходимо брать тоже вероятностный параметрВ данном случае за данный параметр берется параметр повреждаемости Р 1. При этом возможны три случая,Если при первом и втором нагружении сигналы АЭ отсутствуют, то изделие имеет 100 -ную вероятность пригодности к эксплуатации в проведенных условиях.испытания,Если при первом нагружении сигналы отсутствуют, а при втором вагружении по являются при нагрузке Е 1, тогда вероятность выхода из строя при названных условиях испытаний определяется иэ соотношения:5 где Р 1- величина нагрузки при втором на гружении, при которой величина повреждаемости, определяемой по сумме амплитудравна Р 1;Рр - величина нагрузки первого нагружениа;15 Р 1 - величина повреждаемости для простых одномерных конструкций определяется иэ соотношения; й20 р 1 еО(Г 1 - г 2) Чобр 301конр 42Ъ 01(2) где а - коэффициент затухания ультразвуковых волн;г 1 - расстояние активной зоны разрушения испытуемого элемента конструкции доприемного преобразователя;г 2- расстояние активной зоны разруше 30 ния в контрольных образцах до приемногопреобразователя;Чокер- объем активной зоны разрушенияконтрольного образца;Чконтр - объем активной зоны раэруше 35 ния элемента испытуемой конструкции;И йлБ 0; 2 О - сумма амплитуд электрического напряжения сигналов АЭ из зоныразрушения элемента конструкции и конт 4 рольного образца,Если сигналы АЭ появляются при первом нагружении, то вероятность выхода изделия иэ строя определяется изсоотношения (2),(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 1536251, ка 6 01 й 3/00, 1989.2, Авторское свидетельство СССРМ 1254372, кл. 6 01 й 29(14. 1984.Формула изобретенияАКУСТИКО-ЭМИССИОННЫЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ИЗДЕЛИЙ, заключающийся в том, что образец изделия нагружают до разрушения, регистрируют сумму амплитуд сигналов акустической эмиссии иэ зоны разрушения, объем зоны разрушения и расстояние от зоны разрушения до приемного преобразователя, те же параметры регистрируют при нагружении диагностируемого изделия, в параметр повреждаемости определяют с учетом вида изделия, затухания сигналов акустической эмиссии в55 материале изделия и зарегистрированныхпараметров, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности при контроле изделий, предназначенных для эксплуатации в сложных условиях, испытания проводят в натревательной печи, перед на2002258 оставитель Е, Рожковехред М,Моргентал Корректор С. Шекма Ре Л. Народн Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента3035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 3171 роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 1 гружением иэделие нагревают с постоянной скоростью до рабочей температуры, нагружение осуществляют с постоянной скоростью до рабочей нагрузки, затем изделие разгружают до 50 от величины рабочей нагрузки и вновь нагружают до той же величины, регистрируют сумму амплитуд сигналов при первом и втором нагружениях, параметр по вреждаемости определяют в случае появления сигналов акустической эмиссии при втором нагружении или при первом и втором нагружени ях, а при отсутствии сигналов акустическойэмиссии при нагружениях иэделие считают качественным.