Способ определения координаты, длины и глубины раскрытой трещины упругой консольной балки



Способ определения координаты, длины и глубины раскрытой трещины упругой консольной балки
Способ определения координаты, длины и глубины раскрытой трещины упругой консольной балки
Способ определения координаты, длины и глубины раскрытой трещины упругой консольной балки
Способ определения координаты, длины и глубины раскрытой трещины упругой консольной балки

 


Владельцы патента RU 2416091:

Шакирьянов Марат Масгутьянович (RU)
Хакимов Аким Гайфуллинович (RU)
Ильгамов Марат Аксанович (RU)

Использование: для определения координаты, длины и глубины раскрытой трещины упругой консольной балки. Сущность заключается в том, что осуществляют возбуждение собственных изгибных колебаний эталонной и исследуемой балок, при этом для определения координаты, длины и глубины раскрытой трещины упругой консольной балки измеряют первые три частоты Ω1, Ω2, Ω3 и Ω1*, Ω2*, Ω3* собственных колебаний эталонной и исследуемой балок соответственно, затем из частотного уравнения, составленного для модельной балки без трещины, определяют значения ее первых трех частот ω1, ω2, ω3 собственных колебаний, отношением значений соответствующих частот колебаний модельной и эталонной балок без трещин находят три частотных коэффициента κ1, κ2, κ3 корректировки модели: κ111, κ222, κ333, умножают измеренные значения первых трех частот Ω1*, Ω2*, Ω3* собственных колебаний исследуемой балки с раскрытой трещиной на соответствующие частотные коэффициенты корректировки и находят именно те значения первых трех частот ω1*11*, ω2*22*, ω3*33* собственных колебаний, которые используют в частотном уравнении модельной балки с надрезом для вычисления его координаты, длины и глубины, которые соответствуют координате, длине и глубине раскрытой трещины исследуемой упругой консольной балки. Технический результат: обеспечение возможности определения местоположения (координаты) и размеров (длины и глубины) раскрытой трещины упругой консольной балки. 4 ил.

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю упругих твердых тел акустическими методами и может найти применение в строительстве и в машиностроении, в частности авиадвигателестроении.

Известен способ обнаружения дефектов в материале упругого объекта, при котором возбуждают свободные или вынужденные колебания объекта контроля, измеряют частоты соответственно собственных или резонансных колебаний объекта, а о возникновении дефекта судят по разности значений частот эталонного и исследуемого объектов (Алешин Н.П., Белый В.Е., Вопилкин А.Х. и др., под ред. Алешина Н.П. Методы акустического контроля металлов. - М.: Машиностроение, 1989 г., с.98, 102). Недостаток этого способа состоит в том, что с его помощью невозможно определить ни место возникновения дефекта, ни его размеры.

Также известен способ обнаружения дефектов в материале упругой конструкции, при котором возбуждают колебания эталонной и исследуемой конструкции, выбирают несколько собственных форм колебаний, на выбранных формах колебаний определяют один из параметров наблюдения для эталонной и исследуемой конструкции в одной точке наблюдения. В качестве диагностического признака используют эквивалентные массы (патент РФ №2190207, МПК G01N 19/08, опубл. 27.09.02 г.).

Недостатком данного способа является то, что для определения эквивалентных масс предварительно нужно провести довольно громоздкую процедуру измерения не только амплитуд изменения параметра наблюдения, но и амплитуд статической и динамической податливостей конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому является способ обнаружения дефектов в материале упругой конструкции, например, раскрытой трещины консольной балки, в котором в качестве диагностического признака используется параметр, не требующий измерения динамической податливости конструкции, а следовательно, и величины возбуждающего воздействия (патент РФ №2303774, МПК G01N 19/08, опубл. 27.07.2007 г.).

Для достижения технического результата при осуществлении известного способа выбирают несколько собственных форм колебаний, возбуждают собственные колебания эталонной и исследуемой конструкции по каждой из выбранных форм и при этих колебаниях определяют один из параметров наблюдения для эталонной и исследуемой конструкций в первой точке наблюдения. Для каждой из этих конструкций определяют параметр наблюдения во второй точке, вычисляют значение собственной формы колебаний конструкции во второй точке как отношение значения параметра наблюдения в этой точке к значению параметра наблюдения в первой точке, а о возникновении дефекта судят по разности значений собственной формы колебаний во второй точке эталонной и исследуемой конструкций. По мнению авторов, этот способ обнаружения дефектов значительно проще предыдущего способа.

Главным недостатком двух последних способов обнаружения дефектов является невозможность определения как местоположений, так и размеров дефектов.

Задачей настоящего изобретения является возможность определения местоположения (координаты) и размеров (длины и глубины) раскрытой трещины упругой консольной балки.

Поставленная задача решается путем возбуждения собственных изгибных колебаний эталонной и исследуемой балок, отличающимся от прототипа тем, что для определения координаты, длины и глубины раскрытой трещины упругой консольной балки измеряют первые три частоты Ω1, Ω2, Ω3 и Ω1*, Ω2*, Ω3* собственных колебаний эталонной и исследуемой балок соответственно, затем из частотного уравнения, составленного для модельной балки без трещины, определяют значения ее первых трех частот ω1, ω2, ω3 собственных колебаний, отношением значений соответствующих частот колебаний модельной и эталонной балок без трещин находят три частотных коэффициента κ1, κ2, κ3 корректировки модели: κ111, κ222, κ333, умножают измеренные значения первых трех частот Ω1*, Ω2*, Ω3* собственных колебаний исследуемой балки с раскрытой трещиной на соответствующие частотные коэффициенты корректировки и находят именно те значения первых трех частот ω1*11*, ω2*22*, ω3*33* собственных колебаний, которые используют в частотном уравнении модельной балки с надрезом для вычисления его координаты, длины и глубины.

Предлагаемый способ поясняется чертежами, где представлены: на фиг.1 - эталонная балка без трещины, на фиг.2 - модельная балка без трещины, на фиг.3 - исследуемая балка с раскрытой трещиной, на фиг.4 - модельная балка с надрезом, соответствующим трещине упругой консольной балки. На этих чертежах: L, В и Н - длина, ширина и высота поперечного сечения балки; l и xc - длина надреза и его координата, h - размер, определяющий глубину надреза.

Способ осуществляют следующим образом.

Путем вертикальных кратковременных внешних воздействий, например, ударами, на эталонную консольную балку без трещины и исследуемую консольную балку с раскрытой трещиной в них возбуждают свободные изгибные колебания. Затем с помощью анализатора спектра, например, Type 2033 измеряют значения первых трех частот собственных колебаний этих балок: Ω1, Ω2, Ω3 - собственные частоты колебаний эталонной консольной балки, Ω1*, Ω2*, Ω3* - собственные частоты колебаний исследуемой консольной балки с раскрытой трещиной.

Далее из частотного уравнения, составленного для модельной балки без трещины, определяют значения ее первых трех частот ω1, ω2, ω3 собственных колебаний. Строят математическую модель балки с надрезом и для нее записывают частотное уравнение (Ильгамов М.А., Хакимов А.Г. Диагностика повреждений консольной балки с надрезом. - Дефектоскопия, 2009, №6, с.83-89). Отношением значений соответствующих частот колебаний модельной и эталонной балок без трещин находят три частотных коэффициента κ1, κ2, κ3 корректировки модели: κ111, κ222, κ333. Умножением значений первых трех частот Ω1*, Ω2*, Ω3* собственных колебаний исследуемой балки с раскрытой трещиной на соответствующие частотные коэффициенты корректировки находят именно те значения первых трех частот ω1*11*, ω2*22*, ω3*33* собственных колебаний, которые используют в частотном уравнении модельной балки с надрезом для вычисления его координаты, длины и глубины. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет определять местоположение (координату) и размеры (длину и глубину) раскрытой трещины упругой консольной балки. Построенная компьютерная программа дает возможность проводить расчеты в автоматическом режиме.

Способ определения раскрытой трещины упругой консольной балки путем возбуждения собственных изгибных колебаний эталонной и исследуемой балок, отличающийся тем, что для определения координаты, длины и глубины раскрытой трещины упругой консольной балки измеряют первые три частоты Ω1, Ω2, Ω3 и Ω1*, Ω2*, Ω3* собственных колебаний эталонной и исследуемой балок соответственно, затем из частотного уравнения, составленного для модельной балки без трещины, определяют значения ее первых трех частот ω1, ω2, ω3 собственных колебаний, отношением значений соответствующих частот колебаний модельной и эталонной балок без трещин находят три частотных коэффициента κ1, κ2, κ3 корректировки модели: κ111, κ222, κ333, умножают измеренные значения первых трех частот Ω1*, Ω2*, Ω3* собственных колебаний исследуемой балки с раскрытой трещиной на соответствующие частотные коэффициенты корректировки и находят именно те значения первых трех частот ω1*1*Ω1*, ω2*2*Ω2*, ω3*3*Ω3* собственных колебаний, которые используют в частотном уравнении модельной балки с надрезом для вычисления его координаты, длины и глубины, которые соответствуют координате, длине и глубине раскрытой трещины исследуемой упругой консольной балки.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к методам использования вакуумных датчиков для выполнения "мониторинга за техническим состоянием структуры" (SHM) и способам несъемного соединения материала чувствительного элемента с корпусом согласно преамбуле пунктов формулы 1, 15, 46 и 47.

Изобретение относится к неразрушающему контролю внутренних дефектов изделий, а именно к способам контроля валов, в частности для обнаружения накопленных усталостных повреждений коленчатых валов автотракторной и компрессорной техники.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в микроэлектронике при производстве интегральных микросхем на активных и пассивных подложках и в дифракционной оптике при производстве элементов дифракционной оптики.

Изобретение относится к активным методам акустического контроля упругих конструкций, использующих вынужденные механические колебания, и может найти применение в машиностроении, в частности авиадвигателестроении.

Изобретение относится к средствам для контроля целостности конструкции, расположенной в окружающей среде, содержащей текучую среду под давлением окружающей среды.

Изобретение относится к области испытательной техники и предназначено для обнаружения и измерения распространения дефектов в детали или конструкции. .

Изобретение относится к активным методам акустического контроля упругих конструкций, использующих вынужденные механические колебания, и может найти применение, например, в двигателестроении.

Изобретение относится к неразрушающему контролю длинномерных изделий, в том числе труб, и может быть использовано при сканировании наружной поверхности длинномерных изделий.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и предназначено для использования в диагностике состояния механизмов и машин, испытывающих статические и динамические нагрузки и требующих повышенных мер контроля и обеспечения безопасности, например, погрузо-разгрузочных строительных машин (башенных кранов)

Изобретение относится к области испытания материалов на усталость и предназначено для определения момента появления в металле необратимых повреждений, характеризующегося образованием в металле микротрещин в процессе его нагружения. Сущность: осуществляют вырезку образца из испытываемого металла, его термообработку, вырезку из термообработанного образца серии базовых образцов, испытание этих образцов на ударную вязкость, обработку полученных значений ударной вязкости методом наименьших квадратов с получением среднего значения ударной вязкости, которое принимается за базовое. Из листа испытываемого металла вырезают другую серию образцов для проведения усталостных испытаний, при этом первый образец из этой серии испытывают до разрушения, второй образец нагружают в течение количества циклов, равных половине количества циклов до разрушения первого образца, третий и последующие образцы из этой серии нагружают, изменяя количество циклов нагружения от образца к образцу. Каждый образец, кроме первого, после нагружения термообрабатывают на режимах, которые применялись при получении базового значения ударной вязкости, после чего из каждого из них вдоль направления прикладываемой нагрузки вырезают серии образцов с размерами, аналогичными размерам базовых образцов для испытания на ударную вязкость. Осуществляют испытания полученных образцов на ударную вязкость, полученные значения ударной вязкости обрабатывают методом наименьших квадратов с получением среднего значения ударной вязкости для каждой из серий. Анализируют полученные средние значения ударной вязкости, сравнивая их с базовым, и определяют диапазон количества циклов нагружения металла, в котором начинается падение значений ударной вязкости термообработанных образцов, который характеризует момент образования в металле микротрещин. Технический результат: возможность получать сведения не только об общей долговечности металла при определенных параметрах нагружения, но и о моменте образования в металле необратимых повреждений. 2 ил.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано в микроэлектронике при производстве интегральных микросхем на активных и пассивных подложках и в дифракционной оптике при производстве дифракционных микропрофилей. Способ заключается в том, что производят сдвиг подложки-зонда по поверхности исследуемой подложки, которые расположены под углом друг к другу. Этот угол создают в сторону движения подложки-зонда. Сдвиг подложки-зонда осуществляют путем увеличения угла между исследуемой поверхностью и плоскостью горизонта, по углу, при котором происходит сдвиг подложки-зонда, судят о чистоте поверхности подложки, при этом в процессе скольжения подложки-зонда выполняют неравенство γ≤±16°, где γ - угол между биссектрисой угла при вершине контактирующей грани подложки-зонда и траекторией скольжения. Техническим результатом является обеспечение возможности устранения механических разрушений поверхности и увеличение точности процесса измерения. 6 ил.

Изобретение относится к диагностике технического состояния стальных деталей, а именно к способам выявления микротрещин, обусловленных наличием водорода в сталях. Указанный технический результат достигается тем, что способ выявления микротрещин в виде флокенов в стали включает изготовление ударных образцов с надрезом, закалку образцов на мартенсит, их разрушение и выявление на изломе методами световой и/или сканирующей микроскопии мартенситного микрорельефа, свидетельствующего о наличии внутренних трещин, обусловленных водородной хрупкостью. Технический результат изобретения - обеспечение простого и достоверного способа выявления микротрещин - флокенов, обусловленных наличием водорода в стали. 6 ил.

Изобретение относится преимущественно к области исследований материалов, а именно к обнаружению локальных дефектов или нерегулярностей на подвергнутых механической обработке поверхностях деталей машин, в частности на поверхности цилиндра двигателя внутреннего сгорания, далее ДВС, после обработки хонингованием. Технический результат изобретения - повышение точности и достоверности оценки качества поверхности цилиндра ДВС после операции хонингования. Задача решается за счет способа, в котором в качестве критерия используют разность высот канавки и поверхности за пределами канавки, отличающегося тем, что производится инструментальное трехмерное измерение поверхности цилиндра, выбирают поле для измерений таким, чтобы его противолежащие стороны пересекали, по меньшей мере, две канавки, измерения высот точек микропрофиля производят в сечении по дну канавки параллельно образующей канавки, результаты измерений (поле измерений) сохраняют в виде двумерного массива (А0), рассчитывают (Аср) - среднее значение высот массива (А0), затем по высотной диаграмме массива (А0) определяют координаты пересечения наиболее глубокой части канавок с границами поля измерений, для каждой канавки выбирают из двумерного массива (А0) высотные координаты части измеренных точек поверхности, принадлежащих сечению по дну канавки параллельно образующей канавки в массив (А), состоящий из N точек, далее рассчитывают (N1) - число точек массива (А), для которых выполняется условие A(i)>Аср, где А(i) - высота точки входящей в массив (А), затем рассчитывают частные коэффициенты вырождения канавок (KBKj) для выделенных канавок по выражению: KBKj=Nj/N, и (КВК) измеренного поля рассчитывают как среднее от частных коэффициентов вырождения канавок (KBKj), и по их величинам судят о качестве поверхности цилиндра двигателя внутреннего сгорания после операции плосковершинного хонингования. 2 з.п. ф-лы, 13 ил.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля валов турбоагрегатов, преимущественно турбоагрегатов электростанций, включающих турбину и электрический генератор. Для достижения поставленной цели на работающем турбоагрегате с помощью известных устройств измеряют частоту крутильных колебаний вала первой и/или второй и последующих форм собственных колебаний, дополнительно измеряют параметры режима работы турбоагрегата, например активную мощность генератора, определяют эталонную зависимость частоты и/или частот крутильных колебаний вала от параметров режима работы турбоагрегата и судят о появлении усталостного повреждения вала и уровне повреждений по отклонению измеряемого значения частоты крутильных колебаний вала от эталонной зависимости. Технический результат заключается в возможности обнаружения появления усталостных трещин вала на работающем турбоагрегате на начальном этапе их развития. 1 ил.
Наверх