АКУСТИКО-ЭМИСИОННЫЙ СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ КОНСТРУКЦИЙ
ACOUSTIC-EMISSION METHOD TO DIAGNOSE METAL STRUCTURES

Изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля металлических конструкций широкого профиля, включая сварные конструкции, сосуды давления, трубопроводы, авиационные и железнодорожные конструкции, мосты и т.д. с использованием метода акустической эмиссии.
7
Известен способ диагностирования металлических мостовых конструкций и устройство для его осуществления (патент РФ №2240551, МПК G01N 29/04. Способ диагностирования мостовых металлических конструкций и устройство для его осуществления / Степанова Л.Н., Муравьев В.В. и др. - приоритет от 20.06.2001 г., Бюл.№32, 2004, принятый за аналог), включающий прием, регистрацию и оценку параметров сигналов акустической эмиссии в момент нагружения мостовой металлической конструкции, например, проходящим поездом, оцифровку акустических сигналов, вычисление по ней спектра акустических сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех, регистрацию времени прихода акустических сигналов и вычисление по нему координат развивающихся дефектов. Кроме того, одновременно с регистрацией сигналов с акустических преобразователей осуществляют регистрацию динамической деформации, а регистрацию основных параметров акустических сигналов, координат развивающихся дефектов и их спектральных характеристик осуществляют в момент достижения максимума механических деформаций конструкции.
Недостатком данного способа является то, что запись информативных параметров сигналов акустической эмиссии в аналоге осуществляется только в момент достижения в конструкции максимума деформации. Однако поскольку заранее найти величину деформации нельзя, то нельзя определить и максимум деформаций, а, следовательно, выставить по ним порог и найти промежуток времени, в течение которого необходимо осуществить запись акустико-эмиссионных сигналов. Поэтому порог срабатывания по деформациям выставляется по величине динамической деформации, измеренной до момента приема акустического сигнала. В результате этого возможна потеря акустико-эмиссионной информации, вследствие чего локализация дефектов определяется с большой погрешностью. Кроме того, процесс поиска максимума деформаций и определение промежутка времени, в течение которого должна производиться запись акустико-эмиссионной информации, весьма сложен и занимает большой промежуток времени. Это приводит к уменьшению быстродействия устройства, к потере информации и снижению достоверности результатов измерений.
7
порmin
порmax
порmin
доб
доб
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ диагностирования металлических конструкций и устройство для его осуществления (Пат. РФ №2339938, МПК G01N 29/04, приоритет от 14.02.2007, Бюл.№33, 2008 г., принятый за прототип), включающий прием, регистрацию и оценку параметров сигналов акустической эмиссии в момент нагружения металлической конструкции циклической нагрузкой, регистрацию динамических деформаций, оцифровку акустических сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех, регистрацию времени прихода акустических сигналов и вычисление по нему координат развивающихся дефектов. Кроме того, одновременно с регистрацией динамической деформации выполняется регистрация времени прихода сигнала акустической эмиссии при минимальном U пороге, равном минимальному уровню шумов, и максимальном пороге, равном U=(U+U), где U - добавочное значение порогового уровня, равного разности между минимальным и максимальным уровнями шумов, а по измеренной деформации осуществляется определение фазы ξ нагрузки по формуле:
<mrow><mi>ξ</mi><mo>=</mo><mi>a</mi><mi>r</mi><mi>c</mi><mi>s</mi><mi>i</mi><mi>n</mi><mfrac><mi>ε</mi><mrow><msub><mi>ε</mi><mrow><mi>m</mi><mi>a</mi><mi>x</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
max
где ε - текущая деформация; ε - максимальная деформация,
и по фазе нагрузки выполняется кластеризация для каждого акустического сигнала, находится целевая функция кластеризации из условия:
<mrow><mi>α</mi><mo>=</mo><msqrt><mrow><msub><mi>α</mi><mi>r</mi></msub><msup><mrow /><mn>2</mn></msup></mrow></msqrt><mo>+</mo><msub><mi>α</mi><mi>ξ</mi></msub><msup><mrow /><mn>2</mn></msup><mtext> </mtext></mrow>
<mrow><msub><mi>α</mi><mi>ξ</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>C</mi><mi>ξ</mi></msub><mo>⋅</mo><mi>ϕ</mi><mrow><mo>(</mo><mi>λ</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
;
<mrow><msub><mi>α</mi><mi>r</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>C</mi><mi>r</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>S</mi><mrow><mi>r</mi><mtext></mtext><mi>л</mi><mi>л</mi><mi>о</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>S</mi><mrow><mi>K</mi><mi>i</mi></mrow></msub><msub><mo>∩</mo><mrow><mi>r</mi><mtext></mtext><mi>л</mi><mi>о</mi><mi>к</mi></mrow></msub></mrow></mfrac></mrow>
ξ
r
rлло
Ki∩rлло
где φ(λ) - функция нормального распределения; λ - нормированное отклонение фазы нагрузки;
- геометрический признак, равный отношению площади области локализации сигнала акустической эмиссии, полученной при минимальном и максимальном значениях порогового уровня, и площади перекрытия области локализации сигнала и кластера; C - «весовой» коэффициент фазы нагрузки; C - «весовой» коэффициент геометрического признака; S- площадь области локализации сигнала; S - площадь перекрытия области локализации сигнала в кластере, если число сигналов в таком кластере превышает заданный порог по количеству акустических сигналов, то это соответствует наличию дефекта с координатами, равными координатам центра кластера.
Недостатком способа, принятого за прототип, является невозможность контроля и изменения (при необходимости) скорости нагружения. Кроме того, такие испытания всегда проводятся при циклическом нагружении, период и амплитуда которых выбираются отдельно и не связаны с параметрами акустической эмиссии, то есть процесс разрушения и безопасность испытаний никак не контролируются регистрируемыми характеристиками сигналов акустической эмиссии, напрямую связанными с процессом разрушения объекта диагностирования.
При разработке заявляемого акустико-эмиссионного способа диагностирования металлических конструкций была поставлена задача повышения достоверности результатов контроля за счет того, что по параметрам регистрируемых сигналов акустической эмиссии устанавливают оптимальные для выявления дефектов параметры нагружения: тип нагружения, скорость изменения нагрузки, частоту циклического нагружения, амплитудное значение нагрузки. Кроме того, в заявляемом способе (в отличие от прототипа) повышается достоверность выявления развитых дефектов за счет использования накопленных сигналов акустической эмиссии при многократном нагружении с изменяющейся амплитудой и частотой нагрузки.
кр
кр
0
0
кр
0
кр
Поставленная задача решается за счет того, что в предлагаемом акустико-эмиссионном способе диагностирования металлических конструкций, заключающемся в том, что осуществляют прием, регистрацию и оценку параметров сигналов акустической эмиссии в момент нагружения конструкции, оцифровку акустических сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех. Кроме того, сначала устанавливают критические значения нагрузки P и коэффициента регрессии k, характеризующего изменение числа сигналов акустической эмиссии к изменению нагрузки для бездефектной конструкции, затем конструкцию нагружают до значения нагрузки, превышающей рабочую на (5…10) %, регистрируют при этом число сигналов и нагрузку линейного участка стационарной акустической эмиссии, регистрируют при этом коэффициент регрессии k, после чего конструкцию нагружают циклической нагрузкой, амплитудное значение которой повышают постепенно на (2…5) %, и при достижении превышения на (15…20) % рабочей нагрузки нагружение прекращают, если в процессе контроля k<k, то конструкцию считают бездефектной, а при значении k>k конструкцию бракуют.
<mrow><msub><mi>k</mi><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>3</mn><mo>…</mo><mn>5</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><msub><mi>N</mi><mi>Б</mi></msub></mrow><mrow><mi>Δ</mi><msub><mi>P</mi><mi>Б</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
Б
Б
Кроме того, критический коэффициент регрессии определяют по формуле
, где ΔP, ΔN - соответственно изменения нагрузки и числа сигналов акустической эмиссии бездефектной конструкции.
Кроме того, скорость и частоту нагружения регулируют в зависимости от регистрируемой активности и затухания сигналов акустической эмиссии таким образом, чтобы количество нерегистрируемых сигналов не превышало 1-5%.
На фиг.1 приведен график зависимости прикладываемой нагрузки от времени в процессе акустико-эмиссионного контроля.
На фиг.2 приведен график зависимости числа сигналов акустической эмиссии от нагрузки, прикладываемой к конструкции при статическом нагружении.
На фиг. 3 приведены зависимости нагрузки и активности сигналов акустической эмиссии от времени.
На фиг.4 приведена локализация сигналов акустической эмиссии при испытаниях боковой рамы тележки грузового вагона.
кр
раб
кр
Предложенный способ осуществляется следующим образом. Сначала устанавливают критическое значение нагрузки P, равное максимальной рабочей нагрузке конструкции P, а критический коэффициент регрессии k, равным:
<mrow><msub><mi>k</mi><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>3</mn><mo>…</mo><mn>5</mn></mrow><mo>)</mo></mrow><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><msub><mi>N</mi><mi>Б</mi></msub></mrow><mrow><mi>Δ</mi><msub><mi>P</mi><mi>Б</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>
Б
Б
где ΔP, ΔN - соответственно изменения нагрузки и числа сигналов акустической эмиссии при испытаниях бездефектных конструкций, не бывших в эксплуатации.
ст
0
0
<mrow><msub><mi>k</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>N</mi></mrow><mrow><mi>Δ</mi><mi>P</mi></mrow></mfrac></mrow>
Затем проводят статическое нагружение (фиг.1), прикладывая к конструкции монотонно возрастающую нагрузку до величины P, которая на (5…10) % выше максимальной рабочей нагрузки. Одновременно проводят прием, регистрацию и оценку параметров сигналов акустической эмиссии, оцифровку акустических сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех. Регистрируют число сигналов акустической эмиссии и нагрузку линейного участка стационарной акустической эмиссии (фиг.2) и определяют коэффициент регрессии
. В процессе статического нагружения регистрируют число сигналов N и нагрузку P начала линейного участка стационарной акустической эмиссии по графику изменения N(P) и k=tg(α) (фиг.2):
<mrow><mi>N</mi><mo>=</mo><msub><mi>k</mi><mn>0</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mi>P</mi><mo>−</mo><msub><mi>P</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
,
0
0
кр
0
кр
<mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover>
Если нагрузка начала линейного участка P больше критической P>P или коэффициент k<k, то проводят циклическое нагружение (фиг.1). Частоту циклического нагружения регулируют в зависимости от максимальной активности
сигналов акустической эмиссии (фиг.3):
<mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>l</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>v</mi><mn>0</mn></msub><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mi>j</mi></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac></mrow>
,
0
где l - порядковый номер цикла; V - начальная частота, соответствующая
<mrow><mfrac><mn>1</mn><mrow><mn>2</mn><mo>⋅</mo><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac><mo>=</mo><mo stretchy="false">(</mo><mn>30..40</mn><mo stretchy="false">)</mo><mi>c</mi></mrow>
.
<mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover>
<mrow><msub><mi>V</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>с</mi><mi>т</mi></mrow></msub></mrow><mrow><mi>Δ</mi><mi>t</mi></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mi>j</mi></msub></mrow>
j
j+1
j+1
В процессе циклического нагружения скорость изменения нагрузки V регулируют в зависимости от активности сигналов акустической эмиссии
и их затухания следующим образом (фиг.3). Устанавливают начальную скорость изменения нагрузки, равной
. На интервале времени t определяют активность сигналов акустической эмиссии
. При этом скорость изменения нагрузки V в следующий момент времени t устанавливают равной:
<mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>j</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>v</mi><mn>0</mn></msub><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mi>j</mi></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac></mrow>
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow>
где
- предельная активность сигналов акустической эмиссии, которая может быть зарегистрирована в данной конструкции и зависящая от коэффициента затухания δ:
<mrow><msub><mi>N</mi><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>k</mi><mn>3</mn></msub><mo>⋅</mo><mi>δ</mi></mrow>
,
3
где k - коэффициент затухания, равный отношению максимальной амплитуды сигналов акустической эмиссии к порогу регистрации. Такая скорость нагружения позволяет регистрировать максимальное число сигналов акустической эмиссии в объекте контроля и получать более достоверную информацию о его состоянии.
j-1
j
j
j+1
<mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover>
На фиг.3 в интервале времени t наблюдается высокая активность
сигналов акустической эмиссии, поэтому для интервала времени t устанавливают низкую скорость изменения нагрузки V, а в интервал времени t наблюдается низкая активность сигналов акустической эмиссии, поэтому устанавливают высокую скорость изменения нагрузки для интервала времени t.
0
0<
кр
0
кр
Если нагрузка начала линейного участка P меньше критической PP и коэффициент k>k, то нагружение останавливают и конструкцию бракуют.
<mrow><msub><mi>k</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><mi>Δ</mi><mi>N</mi></mrow><mrow><mi>Δ</mi><mi>P</mi></mrow></mfrac></mrow>
Максимальную нагрузку цикла постепенно повышают на (2…5) % через каждые Δn циклов в зависимости от коэффициента
до нагрузки, превышающей максимальную рабочую нагрузку на (15…20) %.
0
0
0
кр
0
кр
В процессе циклического нагружения регистрируют и накапливают в промежутке времени, соответствующем Δn циклов, число сигналов N и нагрузку P, по которым определяют нагрузку P начала линейного участка стационарной акустической эмиссии и коэффициент k отношения изменения числа сигналов ΔN акустической эмиссии к изменению нагрузки ΔP. Если после Δn циклов коэффициент k<k, то амплитуду циклической нагрузки повышают на (2…5) %. Если при достижении максимальной нагрузки на (15…20) % выше максимальной рабочей нагрузки и выполняется неравенство k<k, то конструкцию считают бездефектной.
<mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>ь</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>230</mn><mi>к</mi><mi>Н</mi></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>б</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>P</mi><mrow><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>ь</mi></mrow></msub><mo>+</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>6</mn><mo>⋅</mo><msub><mi>P</mi><mrow><mi>о</mi><mi>с</mi><mi>ь</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>368</mn><mtext> </mtext><mi>к</mi><mi>Н</mi></mrow>
Предложенный способ был реализован при контроле боковых рам коробчатого сечения тележки грузового вагона. Максимальная рабочая нагрузка конструкции с разрешенной статической нагрузкой на ось, равной
, и с учетом динамики движения принята равной
.
<mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>P</mi><mrow><mi>р</mi><mi>а</mi><mi>б</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>368</mn><mtext> </mtext><mi>к</mi><mi>Н</mi></mrow>
Критическое значение нагрузки установили равным
, а критический коэффициент, определенный экспериментально в предварительных испытаниях новых боковых рам без усталостных дефектов, равным:
<mrow><msub><mi>k</mi><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>0</mn><mo>,</mo><mn>43</mn><mfrac><mn>1</mn><mrow><mi>к</mi><mi>H</mi></mrow></mfrac><mo>.</mo><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><mn>1</mn><mo stretchy="false">)</mo></mrow>
<mrow><msub><mi>P</mi><mrow><mi>с</mi><mi>т</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>387</mn><mtext> </mtext><mi>к</mi><mi>Н</mi></mrow>
Затем провели статическое нагружение боковой рамы монотонно возрастающей нагрузкой до величины
и одновременно проводили прием, регистрацию и оценку параметров сигналов акустической эмиссии, оцифровку акустических сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех, регистрацию времени прихода акустических сигналов и вычисление по нему координат развивающихся дефектов (Диагностика объектов транспорта методом акустической эмиссии /Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н. и др. - / Под ред. Л.Н. Степановой, В.В. Муравьева - М.: Машиностроение, 2004, с. 74-81). Локализация сигналов акустической эмиссии в исследуемой боковой раме коробчатого сечения тележки грузового вагона приведена на фиг.4.
3
<mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn>127</mn><mtext> </mtext><mn>1</mn><mo>/</mo><mi>c</mi></mrow>
<mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover>
В процессе предварительных испытаний установлено значение коэффициента затухания δ=5851 1/с и коэффициент, равный отношению максимальной амплитуды сигналов акустической эмиссии к порогу регистрации k=46. При этом предельная активность сигналов акустической эмиссии составила
. В процессе нагружения скорость изменения нагрузки V регулировали в зависимости от активности сигналов акустической эмиссии
(таблица 1).
0
<mrow><msub><mi>k</mi><mn>0</mn></msub><mo>=</mo><mn>0.18</mn><mfrac><mn>1</mn><mrow><mi>к</mi><mi>H</mi></mrow></mfrac></mrow>
В процессе статического нагружения определяют нагрузку начала линейного участка стационарной акустической эмиссии, равную P=362 кН. При этом коэффициент, соответствующий отношению изменения числа сигналов акустической эмиссии, вызванных приращением нагрузки, равен
.
Таблица 1
Время, активность и скорость изменения нагрузки при статических испытаниях
<maths num="28"><math display="block"><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover></math><img file="00000026.tif" he="4" wi="3" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
п/п
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
..
t<sub>i</sub>, c
0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
5,5
6,0
6,5
..
<maths num="29"><math display="block"><mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mi>i</mi></msub></mrow></math><img file="00000027.tif" he="5" wi="4" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
,1/c
0
0
10
18
17
16
19
21
14
13
18
10
18
13
..
V<sub>i</sub>,кH/c
12,9
12,9
12,9
11,0
9,8
9,9
10,0
9,7
9,4
10,4
10,5
9,8
11,0
9,8
..
0
кр.
Из формулы (1) следует, что выполняется неравенство и коэффициент k<k Затем провели циклическое нагружение боковой рамы. Частоту циклического нагружения регулировали в зависимости от максимальной активности сигналов акустической эмиссии:
<mrow><msub><mi>V</mi><mrow><mi>l</mi><mo>+</mo><mn>1</mn></mrow></msub><mo>=</mo><msub><mi>v</mi><mn>0</mn></msub><mo>⋅</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mi>j</mi></msub><mo>+</mo><mfrac><mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mrow><mi>к</mi><mi>р</mi></mrow></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac></mrow>
,
где l - порядковый номер цикла.
В таблице 2 приведены данные по частоте, активности и количеству циклов нагружения боковой рамы.
Таблица 2
Зависимость частоты и активности от количества циклов нагружения
Номер цикла
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
..
<maths num="31"><math display="block"><mrow><msub><mover accent="true"><mi>N</mi><mo>˙</mo></mover><mi>i</mi></msub></mrow></math><img file="00000027.tif" he="5" wi="4" img-content="undefined" img-format="tif" /></maths>
,1/c
5
8
12
15
4
124
25
21
29
5
42
..
v<sub>1</sub>, 1/c
0,20
0,37
0,36
0,34
0,32
0,38
0,14
0,29
0,30
0,27
0,37
..
0
0
Максимальную нагрузку цикла повышали через каждые Δn=10 циклов на 18 кН до максимальной нагрузки 441 кН. Одновременно регистрировали и накапливали на базе Δn=10 циклов число сигналов N и нагрузку P, по которым определили нагрузку P начала линейного участка стационарной акустической эмиссии и коэффициент k отношения изменения числа сигналов акустической эмиссии к изменению нагрузки (таблица 3).
0
кр
кН
0
кр
1
Поскольку после 30 циклов коэффициент k=0,48 1/кН превышает критическое значение, равное k=0,43 /, а нагрузка P=321 кН ниже критического значения P=368 кН, то боковую раму бракуют.
Таблица 3
Зависимость нагрузки P<sub>0</sub> начала линейного участка стационарной акустической эмиссии и коэффициента K<sub>0</sub> изменения числа сигналов к изменению нагрузки от номера цикла нагружения
Номер цикла
10
20
30
P<sub>0</sub>, кН
351
346
321
k<sub>0</sub>, 1/кН
0,32
0,39
0,48
Способ был опробован экспериментально на 12 дефектных и бездефектных боковых рамах коробчатого сечения тележек грузовых вагонов. Результаты измерения параметров диагностирования двенадцати боковых рам представлены в таблице 4.
По параметрам регистрируемых сигналов акустической эмиссии устанавливают оптимальные для выявления дефектов параметры нагружения. Скорость изменения нагрузки и частоту циклического нагружения регулируют в зависимости от активности сигналов акустической эмиссии. При увеличении активности скорость изменения нагрузки уменьшают, а при снижении активности - повышают. Таким образом, в отличие от прототипа, уменьшается вероятность пропуска сигналов акустической эмиссии от развивающихся дефектов из-за наложения сигналов акустической эмиссии, как при статическом, так и при циклическом нагружении. Кроме того, заявляемый способ позволяет обнаруживать дефекты, которые при нагружении монотонно возрастающей нагрузкой не выявлялись. Повышение вероятности выявления дефекта, по сравнению с прототипом, достигается за счет накопления сигналов акустической эмиссии при циклическом нагружении и постепенного увеличения амплитудного значения нагрузки. При этом обеспечивается оптимальная затрата времени, что особенно важно при организации поточного контроля конструкций в депо.
Таблица 4
Результаты диагностирования боковых рам грузовых вагонов при величине базовой статической нагрузки, равной 387 кН, и k<sub>кр</sub>=0,43
Зав. № детали
Число сигналов
k<sub>0</sub> cm, 1/кН
k<sub>0ц</sub>, 1/кН
кН
Количество циклов
Результат контроля
T103
6
0,015
0,07
441
40
Годная
8752
10
0,026
0,16
441
40
Годная
19644
4
0,08
0,11
441
40
Годная
25036
8
0,17
0,27
441
40
Годная
53104
9
0,18
0
441
40
Годная
25969
16
0,4
0,66
405
20
Брак
T91013
7
0,18
0,48
441
40
Брак
8172
17
0,68
-
-
-
Брак
79151
16
0,32
0,55
387
10
Брак
6492
19
0,44
-
-
-
Брак
6667
17
0,36
1,62
405
20
Брак
66991
20
0,44
-
-
-
Брак