Способ вибрационного контроля конструкций

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения типов дефектов и их расположения в изделиях. Целью изобретения является повышение информативности контроля конструкции за счет определения типов дефектов и их местоположения. Сущность изобретения заключается в том, что установка частоты колебаний констр тсции nosBonflet измерить распределение амплитуд синфазных составляющих колебаний, которые при резонансе равны нулю. Изменение относительного распределения и амплитуд синфазных составляющих перемещения при первоначальных и последующих Измерениях позволяет определить местоположение дефектов типа ослабление соединений элементов, то же распределение квадратурньк составляющих позволяет определить местоположение и оценить величину дефектов типа трещины в силовых элементах. 1 ил.

СО1ОЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

1 ц 4 С 01 М 29/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

lO ДЕЛ*М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4160606/25-28 (22) 12. 12. 86 (46) 07.08.88. Бюл. В 29 (71) Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (72): А.А,Зиле, А.Б.Милов, А.Е.Горелик, 10.Г.Ухов и И.З.Фридман (53) 620. 1.79. 16 (088.8) (56). Авторское свидетельство СССР

У 1244584, кл. G 01 Н 29/04, 1984. (54) СПОСОБ ВИБРАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ

КОНС ГРУКЦИЙ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения типов дефектов и их расположения в иэделиях. Целью изобретения является повышение инфор„„SU„„1415178 A1 мативности контроля конструкции за счет определения типов дефектов и их местоположения. Сущность изобретения заключается в том, что установка частоты колебаний конструкции позволяет измерить распределение амплитуд син" фаэных составляющих колебаний, которые при резонансе равны нулю. Изменение относительного распределения амплитуд синфазных составляющих пере" мещения при первоначальных и последующих измерениях позволяет определить местоположение дефектов типа ослабление соединений элементов, то же распределение квадратурных составляющих позволяет определить местоположение

Я и оценить величину дефектов типа трещины в силовых элементах. 1 ил.

1415178

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения типов дефектов и их расположения в конструкциях. 5

Целью изобретения является повышение информативности контроля конструкции за счет определения типов дефек-,-. тов и их местоположения.

На чертеже представлено устройствс 10 реализующее способ вибрационного контроля конструкций.

Устройство содержит силовозбудители 1,установленные на иэделии 2, на противоположной поверхности конструк-j5 ции 2 установлены виброизмерительные преобразователи 3, которые через коммутатор 4 последовательно соединены с анализатором 5частотньгх характеристик и ЭВМ б,управляющий выход которой 20 соединен с входом синусоидального генератора 7, выходы которого соединены с входами силовозбудителей 1.

Способ вибрационного контроля конструкций заключается в следующем. 25

Перед началом эксплуатации последовательно возбуждают различные формы резонансных колебаний конструкции.

Частоту колебаний по каждой форме уставливают вблизи резонансной так, 30 чтобы не равнялись нулю амплитуды синфазных и квадратурных по отноше-: нию к возбуждению составляющих перемещений (ускорений) точек конструкции.

Значение частоты устанавливается исходя из достижения определенного требуемого из условия точности уровня амплитуд синфазных составляющих перемещений (ускорений).

Регулируют уровень возбуждения до 40 определенного уровня амплитуд квадра-. турных составляющих перемещений (ускорений).

Аналогичные измерения проводят через заданный период эксплуатации, причем уровни амплитуд синфазных и квадратурных составляющих устанавливают такими же, как при первоначальных испытаниях.

Сравнивая относительное распреде50 ление амплитуд квадратурных и синфа.зных составляющих при первоначальных и повторных измерениях, определяют соответственно расположение дефектов типа трещины и дефектов типа ослабле>5 ние соединений элементов конструкции.

Для определения расположения и типов дефектов но измеренным данными проводят расчет с использованием математического аппарата теории чувствительности. Составляют математическую модель, отражающую динамические свойства и геометрию исследуемой констру" кции, определяют ее резонансные частоты и составляющие формы и последовательно уменьшают коэффициенты жесткости и демпфирования каждого из элементов математической модели. Затем снова определяют резонансные частоты и компоненты формы колебаний. Таким образом строят матрицу чувствительности частот и составляющих резонансных форм к изменению параметров жесткости и демпфирования элементов конструкции.

Динамические параметры системы

P;., в данном случае частоты и сось « тавляющие форм резонансных колебаний конструкции, являются функцией жесткостных и диссипативных параметров системы

Р ° — f (C< «C< С„11 < 1г ° hд)

Разлагают функцию в ряд Тейлора по изменению жесткостных и диссипативных параметров системы и, предполагая малость их изменения, ограничиваются только первыми членами ряда:

f(Ci,Ct...,С,h„,h,,......,,h„) Ф f(C (Co, «С «пg«hq«hn)+ ()(С С ) 4

ЗС;

+ + (f )(h,-Ь,. ), 1 о где С,, h; — соответственно жесткостные и диссипативные параметры элементов неповрежденной системы.

Переносят первый член ряда в ле вую часть. Получают систему уравнений для определения изменений параметров модели в матричном виде:

jt дс дс

E>13 =

4 О «Ф

8f

3h

Подставляя в левую часть этой системы результаты сровнения первоначальных и последующих измерений, вычисляют на ЭВМ изменения жесткостных и диссипативных параметров математической модели. Изменения жесткостных параметров модели определяют дефекты з

141 типа трещины в соответствующих элементах конструкции, а изменения диссипативных параметров в элементах математической модели определяют дефекты типа ослабления в стыках между. соответствующими элементами конструкции, Для реализации предлагаемого способа силовозбудителями 1 возбуждают колебания исследуемой конструкции 2.

С помощью анализатора частотных характеристик 5 и мини-3ВМ 6, которая управляет синусоидольным генератором

7, выводят конструкцию 2 в резонанс.

С помощью виброизмерительных преобразователей Э перемещения (ускорения) в исследуемых точках конструкции преобразуются в электрические .сигналы, которые через коммутатор 4 поступают на анализатор 5 частотных характеристик, где измеряется относительное распределение амплитуд синфаэных и квадратурных составляющих сигналов.

Полученные данные вводят в мини-ЭВМ

6, где происходят их обработка согласно описанной методике и определение мест дефектов.

Использование предлагаемого способа позволит повысить информативность контроля конструкций путем определения типа дефектов и их местоположения, что приведет к более достоверному контролю конструкций и

5178 повышению безопасности их эксплуатации.

Формула изобретения

Способ вибрационного контроля кон- струкций, заключающийся в том,что в конструкции в нескольких точках возбуждают колебания гармоническими силами, измеряют амплитуду и частоту этих сил в момент фазового резонанса, проводят повторные измерения параметров колебаний через определенный пег риод времени и по изменению параметров судят о дефектности контролируемой

15 конструкции, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности контроля, устанавливают частоту возбуждения вблизи резонансной частоты так, чтобы синфазн, вЂ, сос.-2п тавляющая составляла 0,3-1,0 ат квадратурной, регулируют уровень возбуждения так, чтобы урс вни синфазных и квадратурных составляющих колебаний конструкции по отношению

25 к амплитуде возбуждающих сил были постоянны при первоначальных и повторных измерениях, измеряют относительное распределение амплитуд синфаэных и квадратурных составляющих сигналов, по распределению синфаэных составляющих судят о местоположении ег-4 фектов типа ослабление соединений злементов конструкций, а по квадратурной — о местоположении дефектов типа