Методика обработки параметров сигналов акустической эмиссии для контроля и диагностики материалов
Сигналы акустической эмиссии, возникающие при деформации и регистрируемые пьезокерамическими датчиками, после предварительного усиления. Сглаженные распределения источников сигналов акустической эмиссии. Отражение локализации деформации в образце.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.10.2018 |
| Размер файла | 215,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Методика обработки параметров сигналов акустической эмиссии для контроля и диагностики материалов
Никитин Е.С.
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Россия, г.Томск, пр. Ленина, 40
В ряде работ по изучению акустической эмиссии (АЭ) в сплавах, основанных на TiAl, а также различных марках сталей, [1-4] показано, что между распределением активности АЭ и состоянием исследуемого материала существует взаимосвязь. В работах [1, 2] приводятся результаты исследования локализации ИС АЭ. В них показано, что разрушение исследуемого образца происходит в месте, соответствующем зоне с наиболее частым появлением сигналов АЭ.
На рис. 1, а представлена схема проведения эксперимента. Сигналы акустической эмиссии, возникающие при деформации и регистрируемые пьезокерамическими датчиками, после предварительного усиления подавались на электронный осциллограф аналого-цифрового преобразователя ЛА-н20-12PCI. Одновременно получали деформационные кривые с использованием испытательной машины Instron-1185. Полученные данные поступали на ПЭВМ, где записывались в файлы.
Рис. 1. Схема проведения эксперимента (а) и локализации ИС АЭ (б)
На рис. 1, б поясняется принцип локализации ИС АЭ по длине образца с использованием двух преобразователей. После излучения сигнал АЭ распространяется по образцу длиной L во все стороны с одинаковой скоростью V и регистрируется датчиками 1 и 2 при временах t1 и t2 соответственно. Далее производится вычисление разности времен прихода ?t и координаты X ИС АЭ по формулам 1 и 2 соответственно.
(1)
. (2)
В нашем случае для регистрации сигналов АЭ были использованы пьезокерамические датчики с полосой пропускания 0,5…2 МГц. Каждая отдельная пара регистрируемых сигналов с двух датчиков записывалась в отдельный файл при помощи прецизионного аналого-цифрового преобразователя ЛА-н20-12PCI с частотой дискретизации 50 МГц и с двумя синхронными каналами. При этом длина выборки составляла по 131072 отсчета на каждый канал. Использование АЦП с такими параметрами позволило производить запись только сигналов АЭ, уровень которых превышает заранее заданный порог, обусловленный шумами.
Для построения диаграмм сглаженного распределения ИС АЭ с накоплением по длине образца с течением времени использовали разработанный нами метод размытия каждой пространственной координаты ИС АЭ с одновременным суммированием полученных распределений.
Размытие пространственных координат осуществляется путем использования формулы 3.
(3)
Операция сглаживания выполняется для каждого значения координаты x ИС АЭ.
Затем производится операция суммирования полученных распределений по алгоритму, выраженному следующей формулой:
(4)
Применение формулы (4) требуется операций суммирования для построения суммарного распределения.
Были исследованы образцы, выполненные из сталей М16С, Ст.3сп и 09Г2С, шириной 10 мм. Исследованные материалы и результаты эксперимента представлены в таблице 1.
Таблица 1. Результаты экспериментов
|
Марка стали |
Рабочая длина, мм |
Толщина, мм |
Скорость нагружения, мм/мин |
Расстояние между датчиками (база), мм |
Координата места разрушения, мм |
Координаты максимумов сглаженного распределения, мм |
|
|
М16С |
70 |
4,5 |
0,5 |
63 |
38 |
14, 29, 38, 47, 59 |
|
|
70 |
4,5 |
0,5 |
64 |
35 |
17, 34, 55 |
||
|
Ст.3сп |
73 |
5 |
5 |
45 |
55 |
7, 41, 56 |
|
|
73 |
5 |
5 |
48,5 |
34 |
10, 34, 49 |
||
|
73 |
5 |
5 |
51,5 |
54 |
9, 18, 37, 53 |
||
|
09Г2С (сварной шов) |
145 |
5 |
0,5 |
114 |
62 |
25, 35, 61, 81, 98, 115 |
По данным локализации ИС АЭ были построены поверхности, типичный вид которых представлен на рис. 2, а.
Рис. 2. Распределение накопления ИС АЭ по длине образца со сварным швом с течением времени в стали 09Г2С. (А-сварной шов, Б, В - зона термического влияния) (а) и соответствие координаты максимумов сглаженного распределения координате места разрушения по данным таблицы 1 (б)
Показано, что суммарные сглаженные распределения ИС АЭ, качественно отражающие локализацию деформации в образце, представляют собой периодически чередующиеся максимумы и минимумы (рис. 2, а). Максимальное количество импульсов приходится на сварной шов (рис. 2, а, А) и на зоны термического влияния (рис. 2, а, Б, В). При этом не следует принимать во внимание крайний левый максимум, обусловленный влиянием захвата испытательной машины на пьезопреобразователь.
Отметим, что если эксперимент проводился до разрушения, то оно происходило в месте, соответствующем одному из максимумов, как показано в таблице 1. В данном случае разрушение образца произошло на расстоянии 62 мм, т.е. в сварном шве (рис. 2, а, А), что примерно соответствует среднему максимуму распределения, расположенному на расстоянии 61 мм. Таким образом, координаты места разрушения и одного из максимумов сглаженного распределения для исследованных материалов, представленных в таблице 1, отличаются не более чем на 1 мм, что указывает на возможность предсказания координаты места разрушения по сглаженному распределению при установлении дополнительных параметров, указывающих на то, в каком именно максимуме разрушение произойдет.
На рис. 2, б по данным таблицы 1, представлена зависимость координаты места разрушения от координаты ближайшего к месту максимума сглаженного распределения.
Таким образом, установлено, что в сглаженных распределениях наблюдается периодичность чередования максимумов и минимумов, что указывает на волновой характер локализации деформации. Установлено, что, при доведении эксперимента до разрушения, один из максимумов в полученном распределении совпадает с местом разрушения образца с точностью 1 мм.
акустический эмиссия сигнал деформация
Литература
1. Botten R., Wu X., Hu D., Loretto M.H. The significance of acoustic emission during stressing of TiAl-based alloys. P. 1: Detection of cracking during loading up in tension // Acta mater. - 2001. - № 49. - P. 1687-1691.
2. Botten R., Wu X., Hu D., Loretto M.H. The significance of acoustic emission during stressing of TiAl-based alloys. P. 2: Influence of cracks induced by pre-stressing on the fatigue life // Acta mater. - 2001. - № 49. - P. 1693-1699.
3. Lambert G.X., Sturel T., Gourgues A.F., Gingell A. Application of acoustic emission to the study of cleavage fracture mechanism in a HSLA steel // Scripta mater. - 2000. - № 43. - P. 161-166.
4. Chung-Kwei Lin, Sang-Ha Leigh, Christopher С Berndt. Acoustic emission responses of plasma-sprayed alumina-3 % titania deposits // Thin Solid Films. - 1997. - № 310. - P. 108 - 114.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Метод акустической эмиссии и ее проявления в процессе деформации металлов и сплавов. Влияние концентрации легирующего элемента и скорости деформации на спектральную плотность сигналов. Расчет затрат на электроэнергию и амортизационных отчислений.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 04.01.2013Акустическая эмиссия: ее основные параметры, понятия и определения. Методы выделения сигналов АЭ на фоне помех. Методика электролитического наводороживания металлических образцов. Назначение прибора АФ-15. Источники акустической эмиссии в металлах.
курсовая работа [201,5 K], добавлен 23.07.2008Основные принципы и методы диагностики. Особенности метода вибрационного контроля и акустической эмиссии. Осевые компрессоры: основные элементы, принцип действия. Краткая характеристика программы диагностики неисправностей агрегата ГПА-Ц-6,3 и ГТК-10-4.
курсовая работа [3,1 M], добавлен 02.03.2015Основные этапы диагностирования трубопроводов. Анализ методов диагностики технического состояния: разрушающие и неразрушающие. Отличительные черты шурфового диагностирования и метода акустической эмиссии. Определение состояния изоляционных покрытий.
курсовая работа [577,3 K], добавлен 21.06.2010Керамика на основе ZrO2: структура и механические свойства. Керамика на основе ультрадисперсных порошков. Технология получения керамических материалов. Метод акустической эмиссии. Структура, фазовый состав и механические свойства керамики ZrO2.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 04.08.2012Закономерности деформации при повышенных температурах. Возврат и рекристаллизация. Закон постоянства объема пластически деформируемого твердого тела. Степень деформации металла при пластическом формоизменении. Расчет параметров штамповки выдавливанием.
курсовая работа [634,1 K], добавлен 22.01.2016Понятие, классификация и механизм проявления деформации материалов. Современные представления про теорию разрушения материалов. Факторы, которые влияют на деформацию. Упругопластические деформации металлов и их износ. Особенности разрушения металлов.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 08.12.2010Общее понятие пластической деформации, явления, сопровождающие пластическую деформацию. Сущность и специфика дислокации. Блокировка дислокаций по Судзуки. Условия пластической деформации при низких температурах. Механизмы деформационного упрочнения.
курс лекций [2,0 M], добавлен 25.04.2012Выполнение инженерных расчетов по технологии прокатного передела на примере определения показателей деформации листового проката. Вычисление геометрических размеров полосы по клетям при горячей (холодной) прокатке. Расчет показателей деформации.
курсовая работа [84,6 K], добавлен 17.12.2013Описание модели конструкции с обоснованием принятого разбиения на элементы. Результаты расчета виброакустических характеристик танкера без средств акустической защиты. Сопоставление результатов с нормируемыми параметрами. Обоснование выбранных средств.
курсовая работа [796,6 K], добавлен 27.12.2012Разновидности методов получения деталей. Прокатка как один из способов обработки металлов и металлических сплавов методами пластической деформации. Определение, описание процесса волочения, прессования, ковки, штамповки. Достоинства, недостатки методов.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 11.11.2009Установление закономерности уплотнения и деформации пористой порошковой заготовки при ее горячей штамповке в жесткой матрице. Обобщение способов горячего квазиизостатического прессования порошковых материалов. Процесс прессования порошковых заготовок.
лабораторная работа [143,7 K], добавлен 19.06.2012Классификация видов деформации по С.И. Губкину. Явление, сопровождающее деформацию заготовки с ростом температуры (диффузия, возврат, рекристаллизация). Двумерные диаграммы. Разупрочнение при горячей деформации и его влияние на структурообразование.
курсовая работа [578,0 K], добавлен 30.05.2015Общее понятие и виды деформации тел. Кривая длительной прочности. Схема разрушения образца породы при одноосном сжатии. Определение модуля общей деформации. Совокупность линейных и угловых деформаций. Влияние воды на геомеханические свойства песка.
контрольная работа [228,2 K], добавлен 26.06.2012Сущность пластической деформации металлов и влияние на неё химического состава, структуры, температуры нагрева, скорости и степени деформации. Определение легированных сталей, их состав. Литейные сплавы на основе алюминия: их маркировка и свойства.
контрольная работа [38,4 K], добавлен 19.11.2010Способы получения неразъемного соединения контактной сваркой. Технология изготовления отливок литьем по выплавляемым моделям. Механизм пластической деформации, понятие о холодном и горячем деформировании, а также условия протекания горячей деформации.
контрольная работа [519,8 K], добавлен 10.10.2011Физические основы электрокардиографии. Структурная схема электрокардиографа, виды помех и их устранение, погрешности измерения амплитудно-временных параметров. Разработка функционального генератора - имитатора сигналов для поверки электрокардиографа.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 26.02.2012Понятие о реологии и деформации. Определение коэффициента вязкости. Определение принципа измерения реологических параметров с помощью вискозиметра "Реотест". Варианты пневматической транспортировки сыпучих материалов. Сущность процесса псевдоожижения.
контрольная работа [49,8 K], добавлен 06.02.2015Металлофизическая характеристика и поведение обрабатываемых сплавов при пластической деформации. Технико-экономическое обоснование технологии и оборудования цеха. Расчет термомеханических и энергосиловых параметров горячей обработки усилия прессования.
курсовая работа [610,3 K], добавлен 08.06.2014Определение причин и описание механизма необратимости пластичной деформации металлов. Изучение структурных составляющих сплавов железа с углеродом, построение кривой охлаждения сплава. Описание процессов закаливаний углеродистых сталей, их структура.
контрольная работа [596,1 K], добавлен 18.01.2015
