Принцип действия. Важнейшими свойствами конструкционного материала являются его способности сопротивления разрушению, под которым понимается такие характеристики

Определение

Введение

Важнейшими свойствами конструкционного материала являются его способности сопротивления разрушению, под которым понимается такие характеристики, как предел текучести материала, временное сопротивление, истинное сопротивление разрыву, относительное удлинение после разрыва.

Тем не менее, большинство действующих приборов, позволяют определить эти характеристики только в грубом приближении, поскольку их расчёты носят грубый и упрощённый характер, применяясь в условиях, не соответствующих эксплуатационным по геометрии объектов испытания, законам нагружения, видам напряженно- деформированного состояния, количеству и законам изменения различных внешних факторов и фактора времени.

Колебания в составе как физической, так и химической структуры, а также их изменения в процессе эксплуатации приводят к тому, что теоретические значения прочностных характеристик разнятся с их действительными значениями, что угрожает работоспособности и прочности деталей.

Для того, что бы избежать подобной разницы возможно использовать следующие методы:

· поиск характеристик материалов более тесно связанных с теми физико- химическими процессами, которые предопределяют отказ конструкционного материала с точки зрения сопротивления деформированию и разрушению;

· разработка неразрушающих методов и средств измерения и анализа этих характеристик;

· разработка методов и средств непрерывного слежения за изменением состояния конструкции при эксплуатации и появлением признаков, характеризующих предаварийную ситуацию.

Решение этих проблем позволит повысить достоверность априорных оценок эксплуатационного поведения материалов (конструкций); установить научно обоснованные нормы приемки промышленной продукции; организовать, при необходимости, сплошной стопроцентный контроль механических свойств материала непосредственно на рабочих экземплярах конструкций; значительно снизить или вообще ликвидировать случаи непредвиденных отказов; установить оптимальные сроки профилактических ремонтов.

Для решения указанных проблем может быть использован метод акустической эмиссии (акустико-эмиссионный метод).

Акустическая эмиссия – эффективный метод неразрушающего контроля и оценки материалов, основанный на обнаружении упругих волн, которые генерируются при внезапной деформации напряженного материала. Волны распространяются от источника непосредственно к датчикам, где преобразуются в электрические сигналы. Приборы акустико-эмиссионного контроля измеряют эти сигналы, на основе которых происходит оценка состояния и поведения структуры исследуемого объекта.

Традиционные методы неразрушающего контроля (ультразвуковой, радиационный, вихретоковый) позволяют обнаруживать геометрические неоднородности (дефекты) путем излучения в структуру объекта некоторой формы энергии. В отличие от этих методов, в акустико-эмиссионном контроле применяется другой подход: обнаруживаются не геометрические неоднородности, а микроскопические движения. При таком подходе обнаруживается рост даже самых небольших трещин, разломов, включений, утечек газов или жидкостей — большого количества разнообразных процессов, производящих акустическую эмиссию.

С точки зрения теории и практики метода акустической эмиссии, абсолютно любой дефект может производить свой собственный сигнал. При этом он может проходить довольно большие расстояния (до десятков метров), пока не достигнет датчиков. Более того, дефект может быть обнаружен не только дистанционно, но и путем вычисления разницы времен прихода волн к датчикам, расположенных в разных местах.

Акустико-эмиссионные системы применяют при контроле опасных производственных объектов — от баллонов малых объемов до сложных технических систем любой отрасли промышленности. АЭ-системы определяют состояние объекта за один цикл испытаний, вне зависимости от размеров и протяженности объекта. Комплекты систем конфигурируются под задачи контроля, исходя из их характеристик: частотный диапазон, уровень шума, количество каналов и т.д.

Акустическая, вибрационная и виброакустическая диагностики настолько тесно связаны между собой как по способам математического описания, так и по аппаратурным решениям, что часто трудно точно классифицировать тот или иной метод. Например, вибрационная диагностика, основанная на регистрации и анализе колебаний (вибраций) контролируемого объекта, может быть осуществлена с помощью акустической аппаратуры, использующей в качестве преобразователей информации обычные микрофоны. Вместе с тем, акустико-эмиссионная диагностика является ветвью акустической диагностики, основанной на регистрации микроультразвуковых сигналов

Регистрация параметров АЭ сигналов активных источников начинается с преобразования акустических сигналов в электрические посредством пьезоэлектрического преобразователя. Сигналы акустической эмиссии, преобразованные датчиками АЭ и усиленные предварительными усилителями, поступают на соответствующие входы цифровых каналов регистрации акустической эмиссии. После соответствующего согласования параметров полученного сигнала в аналоговом блоке (согласующий усилитель и фильтр нижних частот) с входными параметрами аналого-цифрового преобразователя (АЦП) производится преобразование сигнала в цифровую форму с частотой дискретизации 10 МГц.

Полученные данные уже в цифровой форме поступают в специальный блок обработки события, где происходит непрерывное сравнение абсолютного значения поступающего сигнала со значением порога дискриминации, который задается оператором и хранится в этом же блоке.

Как только текущее значение абсолютной величины сигнала превысит предустановленный порог дискриминации, начинается запись поступающего в цифровой форме сигнала акустической эмиссии в буферную память блока обработки события. Также в специальном таймере фиксируется время наступления события с точностью до 1 мкс. Полученные таким образом цифровые данные обрабатываются сигнальным процессором, который вычисляет параметры события:

· максимальную амплитуду АЭ сигнала

· число импульсов

· общую энергетическую характеристику АЭ сигнала

· значение энергии АЭ сигнала в каждой из четырех полос частот, задаваемых оператором

Вычислив параметры произошедшего события, сигнальный процессор формирует блок информации, характеризующий поступившее в канал событие, выставляет сигнал готовности данных для системного контроллера и ожидает считывания этих данных контроллером. (В зависимости от настроек, сделанных оператором, в блок информации об АЭ событии включается и оцифрованный сигнал.) По завершении считывания блока информации системным контроллером сигнальный процессор возобновляет цикл ожидания и обработки события.

Системный контроллер является связующим звеном, обеспечивающим обмен информацией между управляющим компьютером и цифровыми каналами регистрации АЭ. Блоки информация об АЭ событиях, регистрируемые во всех включенных каналах, передаются в компьютер по интерфейсу USB2.0 или ECP, встроенному в системный контроллер. Управляющий компьютер во время проведения испытания объекта постоянно накапливает информацию о событиях, регистрируемых цифровыми каналами акустико-эмиссионной системы, сохраняет эту информацию на жестком диске для последующей обработки, вычисляет координаты источников АЭ на поверхности объекта и отображает поступающую информацию на дисплее компьютера в реальном времени.

Дата добавления: 2017-01-14