Способ акустико-эмиссионного контроля композиционных материалов


 


Владельцы патента RU 2471180:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный строительный университет" (RU)

Использование: для акустико-эмиссионного контроля композиционных материалов. Сущность заключается в том, что выполняют регистрацию первичной акустико-эмиссионной информации в полосе частот 20…200 кГц, классификацию дискретной и непрерывной акустической эмиссии, усреднение активности акустической эмиссии и вычисление скалярного критерия, при этом первичная акустико-эмиссионная информация регистрируется в процессе нагружения объекта исследования, представляющего собой образец-кубик размером 20×20×20 мм, причем нагружение выполняется при постоянной скорости линейной деформации 5 мкм/с, при этом нагружение прекращают при достижении времени 1,1 tdc, где tdc - момент начала регистрации непрерывной акустической эмиссии, классификацию дискретной и непрерывной акустической эмиссии выполняют управляющей программой, после чего выполняют усреднение активности акустической эмиссии по времени от 0 до 0,8 tdc и от 0,8 tdc до tdc, скалярный критерий вычисляют как произведение четырех на отношение второго среднего к первому, заключение о степени опасности дефектов материала выполняют на основе сравнения полученного безразмерного скалярного критерия с единицей, при этом дефекты классифицируются как опасные в том случае, если значение критерия меньше единицы. Технический результат: обеспечение возможности разработки способа акустико-эмиссионного контроля, привлекающего скалярные критерии, находящиеся в тесной корреляционной связи с физико-механическими показателями композиционных материалов, при этом значения указанных критериев позволяют прогнозировать степень опасности дефектов композита.

 

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля строительных материалов, в частности, к средствам неразрушающего контроля, основанного на анализе сигналов акустической эмиссии.

Областью применения изобретения является обнаружение изменений внутренней структуры строительных материалов, в том числе - изменений внутренней структуры наномодифицированных и наноструктурированных строительных композитов.

Выделение скалярных структурно-чувствительных критериев, связанных с первичной акустико-эмиссионной информацией, является одной из наиболее сложных задач, решение которой особенно важно для контроля качества ответственных изделий, изготовленных из композиционных строительных материалов, в том числе из наномодифицированных и наноструктурированных композиционных строительных материалов.

Способы анализа первичной акустико-эмиссионной информации (целью которых, в частности, является выделение скалярных структурно-чувствительных акустико-эмиссионных критериев) могут учитывать характерные особенности объекта исследования (в частности, временную связь момента перехода дискретной акустической эмиссии в непрерывную и момента разрушения образца), режим испытания и характеристики электроакустического тракта измерительного оборудования.

Существующей нормативной литературой (в частности, ГОСТ 27655-88 «Акустическая эмиссия. Термины, определения и обозначения») оговариваются только термины, относящиеся к первичной акустико-эмиссионной информации. Аналогичная информация обобщается в работах, которые в настоящее время исследователями в области акустической эмиссии де-факто приравниваются к нормативной литературе (см., например: Грешников В.А.Акустическая эмиссия. Применение для испытаний материалов и изделий [Текст]/В.А.Грешников, Ю.Б.Дробот.- М.: Изд-во стандартов, 1976. - 272 с.).

Известен способ анализа сигнала акустической эмиссии (пат.США 2007/0282545 «Probabilistic stress wave analysis system and method»), в соответствии с которым из первичного акустико-эмиссионного сигнала выделяют характеристические признаки, применяют к ним методы дескриптивной статистики, а в качестве скалярных критериев принимают точечные оценки моментов распределений, которым подчинены характеристические признаки, причем регистрацию первичной информации осуществляют в режимах нормальной и текущей эксплуатации. Недостатками способа являются:

- необходимость использования двух режимов измерений;

- слабая корреляция моментов (в особенности - моментов высших порядков) с физико-механическими показателями композиционных материалов.

Известен способ (пат. РФ 2315993 «Акустоэмиссионный способ контроля электропроводящего изделия») акустико-эмиссионного контроля, в соответствии с которым осуществляют подвод тока к изделию, увеличивают плотность тока до возникновения непрерывной акустической эмиссии, после чего определяют характерную прочность изделия, при этом используют значение плотности тока в момент перехода непрерывной акустической эмиссии в дискретную акустическую эмиссию при уменьшении тока. Недостатком способа является возможность контроля только электропроводящих изделий, обусловленная способом возбуждения акустической эмиссии.

Известен способ (пат. РФ 2270444 «Способ неразрушающего контроля прочности изделий»), в соответствии с которым равномерно или ступенчато равномерно нагружают изделие и регистрируют число импульсов акустической эмиссии и их амплитуды в процессе нагружения, при этом дополнительно определяют суммарную амплитуду импульсов акустической эмиссии, определяют отношение логарифмов суммарных амплитуд в заданные моменты времени, определяют закон распределения числа импульсов акустической эмиссии по амплитудам с одновременным определением номинальных напряжений в контролируемой зоне изделия, по результатам испытаний определяют параметр состояния материала контролируемого изделия по математической формуле. Недостатками предлагаемого решения являются:

- неоднозначность в выборе режима нагружения;

- неоднозначность определения параметра «суммарная амплитуда»;

- необходимость локального контроля напряженного состояния объекта;

- отсутствие единого критерия, на основании значения которого можно сделать вывод о достижении предельного нагружения в процессе неразрушающих испытаний.

Целью изобретения является разработка способа акустико-эмиссионного контроля, привлекающего скалярные критерии, находящиеся в тесной корреляционной связи с физико-механическими показателями композиционных материалов, при этом значения указанных критериев должны позволять прогнозировать степень опасности дефектов композита.

Поставленная цель достигается тем, что первичная акустико-эмиссионная информация, регистрируемая в полосе частот 20…200 кГц, регистрируется в процессе нагружения объекта исследования, представляющего собой образец-кубик размером 20×20×20 мм, причем нагружение выполняется при постоянной скорости линейной деформации 5 мкм/с, при этом нагружение прекращают при достижении времени 1,1 tdc, где tdc - момент начала регистрации непрерывной акустической эмиссии, причем классификацию дискретной и непрерывной акустической эмиссии выполняют управляющей программой, после чего выполняют усреднение активности акустической эмиссии по времени от 0 до 0,8 tdc и от 0,8 tdc до tdc, скалярный критерий вычисляют как произведение четырех на отношение второго среднего к первому, заключение о степени опасности дефектов материала выполняют на основе сравнения полученного безразмерного скалярного критерия с единицей, при этом дефекты классифицируются как опасные в том случае, если значение критерия меньше единицы.

Отличительными признаками предлагаемого технического решения являются:

- прекращение нагружения после начала регистрации непрерывной акустической эмиссии;

- использование при вычислении скалярного критерия в качестве первичного признака числа импульсов акустической эмиссии (активности) без учета амплитуды импульсов;

- использование временной границы 0,8 tdc.

Прекращение нагружения после начала регистрации непрерывной акустической эмиссии позволяет избежать разрушения образца. Это дает возможность провести серию последовательных испытаний, в частности, с целью исследования эффектов, подобных эффекту Кайзера.

Использование при вычислении скалярного критерия в качестве первичного признака только числа импульсов акустической эмиссии позволяет сформулировать критерий, находящийся в тесной корреляционной связи (коэффициент корреляции - до 0,7) с пределом прочности при сжатии.

Временная граница 0,8 tdc отделяет преобладающее развитие опасных дефектов - дефектов, которые с наибольшей вероятностью проявляются источниками макроскопических трещин.

Способ акустико-эмиссионного контроля композиционных материалов, включающий регистрацию первичной акустико-эмиссионной информации в полосе частот 20…200 кГц, классификацию дискретной и непрерывной акустической эмиссии, усреднение активности акустической эмиссии и вычисление скалярного критерия, отличающийся тем, что первичная акустико-эмиссионная информация регистрируется в процессе нагружения объекта исследования, представляющего собой образец-кубик размером 20×20×20 мм, причем нагружение выполняется при постоянной скорости линейной деформации 5 мкм/с, при этом нагружение прекращают при достижении времени 1,1 tdc, где tdc - момент начала регистрации непрерывной акустической эмиссии, классификацию дискретной и непрерывной акустической эмиссии выполняют управляющей программой, после чего выполняют усреднение активности акустической эмиссии по времени от 0 до 0,8 tdc и от 0,8 tdc до tdc, скалярный критерий вычисляют как произведение четырех на отношение второго среднего к первому, заключение о степени опасности дефектов материала выполняют на основе сравнения полученного безразмерного скалярного критерия с единицей, при этом дефекты классифицируются как опасные в том случае, если значение критерия меньше единицы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к диагностике поверхности катания колесных пар подвижного состава железнодорожного транспорта и метрополитена. .

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для неразрушающего контроля физико-механических характеристик кожи и подобных ей мягких композитов.

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и предназначено для одновременного определения стойкости против разрушения по максимальной неразрушающей нагрузке L0 , а также против ползучести изделий из относительно хрупких материалов, находящихся в контакте с поверхностно-активными веществами (ПАВ), в частности из бетона, туфа и других пористых строительных материалов, контактирующих с водой.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и диагностики металлических деталей и конструкций методом акустической эмиссии и может быть использовано для прогнозирования остаточного ресурса изделий или времени эксплуатации при периодической диагностике их технического состояния.

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля прочности и предназначено для диагностики состояния металлоконструкций подъемно-транспортных машин.

Изобретение относится к акустическим методам неразрушающего контроля прочности и предназначено для определения предела прочности материала испытуемых изделий, может быть применено для обнаружения дефектов материала сосудов давления, трубопроводов и деталей машин.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля качества сварных швов в процессе сварки методом акустической эмиссии.
Изобретение относится к неразрушающему методу контроля степени износа тележки железнодорожного вагона. .

Изобретение относится к средствам неразрушающего контроля строительных материалов, в частности к средствам неразрушающего контроля, основанным на анализе сигналов акустической эмиссии

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и предназначено для выявления трещиновидных дефектов в скальных геоматериалах

Изобретение относится к акустико-эмиссионному (АЭ) методу неразрушающего контроля и диагностики и может быть использовано для определения степени опасности развивающихся дефектов, снижающих прочность изделия типа сосуда, аппарата, трубопровода, подъемной машины, мостовой конструкции

Изобретение относится к области контроля технологических процессов, связанных с импрегнированием материалов, в частности пропитка материала жидким реагентом, например в области электротехники (пропитка электродвигателей)

Изобретение относится к машиностроению, преимущественно к термической обработке металлов, и может использоваться при контроле параметров сталей акустическими методами
Изобретение относится к исследованию деформаций и напряжений и может быть использовано для исследования деформаций и напряжений в деталях, например в элементах металлических конструкций инженерных сооружений

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и предназначено для выявления трещиновидных дефектов в образцах скальных геоматериалов

Использование: для контроля качества материала образца методом акустической эмиссии. Сущность: способ заключается в том, что выполняют термическое с возрастающей температурой воздействие на образец и регистрацию возникающих в нем сигналов акустической эмиссии, при этом термическому воздействию подвергают серию однотипных из одного материала образцов до температуры 90°C и для каждого из них определяют среднее значение активности акустической эмиссии в диапазоне 30÷90°C, каждый из серии образцов подвергают одноосному механическому нагружению, по результатам которого определяют его предел прочности при сжатии, строят тарировочную кривую, описывающую взаимосвязь между средней активностью акустической эмиссии и пределом прочности материала для всей серии испытанных образцов, по которой определяют прочность материала вновь испытываемых образцов того же типа, по их средней активности термоакустической эмиссии, в диапазоне от 30°C до 90°C. Технический результат: обеспечение возможности определения предела прочности материала образцов скальных горных пород без их разрушения. 1 ил.

Использование: для контроля прочности железобетонного изделия в условиях чистого изгиба. Сущность: заключается в том, что изделие циклически нагружают от нуля с постепенно возрастающей амплитудой до появления сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения, и по среднему для максимальных нагрузок двух последних циклов судят о максимальной неразрушающей нагрузке изделия, причем при появлении сигналов акустической эмиссии перед окончанием разгружения определяют координаты ее источника (дефекта), амплитуды и нагрузки возникновения этих сигналов, после чего продолжают циклическое нагружение с повышением амплитуды, после каждого разгружения определяют координаты новых источников сигналов акустической эмиссии, амплитуды и нагрузки возникновения сигналов, контролируют изменение амплитуды и нагрузки возникновения сигналов для каждого источника от цикла к циклу, а при их возрастании у одного из источников прекращают нагружения. Технический результат: повышение точности определения максимальной неразрушающей нагрузки для изделий в условиях чистого изгиба. 1 ил.

Изобретение относится к области методов контроля качества сталей и сплавов. Технический результат - повышение точности измерений. Способ механического испытания труб включает сплющивание трубного образца между двумя гладкими жесткими параллельными плоскостями с постоянной скоростью, определение степени пластичности и деформации образца сжатием до образования в нем первой трещины. При этом деформацию образца осуществляют с регистрацией закрепленным на образце датчиком акустической эмиссии сигналов акустической эмиссии. Момент образования трещины определяют по резкому увеличению сигнала акустической эмиссии, по которому определяют степень пластичности и запас пластичности образца, как относительное превышение пластичности образца заранее установленного предела. 2 ил.
Наверх