Акустическая эмиссия. Реферат Акустическая эмиссия
 Скачать 63.16 Kb.
|
|
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого Физико-механический институт Высшая школа механики и процессов управления Реферат «Акустическая эмиссия» Выполнил студент группы 5041503/10601: Винников С. С. Преподаватель: Степанов А. В. Санкт-Петербург 2022 ОглавлениеВведение 2 Механизм использования 5 Оценки результатов АЭ: 7 Рекомендуемые действия, для определенного класса: 8 Преимущества и недостатки 9 Преимущества: 9 Недостатки: 10 Литература 11 ВведениеВ связи с постоянным усложнением промышленных изделий резко возрастают требования к обеспечению технической надежности и эксплуатационной безопасности. При этом весьма актуально стоит задача диагностики состояния изделий и конструкций. Подробный анализ показал, что одним из перспективных путей решения этой проблемы следует признать метод акустической эмиссии (АЭ). Метод акустической эмиссии, основанный на регистрации и обработке волн напряжений, возникающих в результате формирования, изменения и разрушения структур различных материалов. Данный метод является в настоящее время наиболее эффективным для изучения процессов и стадий развития дефектной структуры и создания систем непрерывного мониторинга ответственных объектов промышленности. Первый взрывной подъем интереса к методу АЭ в СССР произошел в конце 1960-х – начале 1970-х гг., когда пришло понимание, что этот метод может стать мощным инструментом исследования деформации и контроля процессов образования и развития дефектов. Второй подъем произошел в начале и середине 1990-х гг., в постперестроечное время, когда большая когорта специалистов из НИИ вынуждена была оставить сугубо научные исследования и пойти в промышленность для использования метода АЭ в практике промышленного неразрушающего контроля. Акустическая эмиссия как природное явление существовала еще до появления жизни на Земле. Человек начал использовать данное явление для ориентации в окружающем его мире задолго до появления термина «акустическая эмиссия». Так, первобытный человек, слыша треск ломающихся сучьев под крадущимся хищником, хруст снега, грохот лавины, ощущая землетрясение, должен был делать соответствующие выводы, чтобы выжить. Это было жизненно важно. Таким образом, явление акустической эмиссии было известно человеку с древних времен. Возрождение метода АЭ относимое к 90-м годам и связано с активным появлением и использованием персональных ЭВМ. Цифровая техника с большим объемом памяти и скоростью обработки информации позволила накапливать и хранить АЭ информацию. Появляются различные пакеты программ, позволяющие обрабатывать и анализировать эту информацию по различным параметрам. Механизм использованияСпособ АЭ основан на регистрации волн напряжений при быстрой локальной перестройке структуры материала. Если в результате нагружения локальная деформация, вызванная существованием дефекта, превышает пороговый уровень, возникает акустическая эмиссия. Уровень эмиссии тем больше, чем выше деформация. При этом снижается уровень нагрузки, при котором она появляется. По суммарной энергии акустической эмиссии можно судить об опасности дефекта. Если порок расположен в более напряженном месте конструкции, то он вызывает больший уровень концентрации напряжений и больший сигнал, чем аналогичный дефект, находящийся в менее нагруженной зоне. На рисунке 1 предоставлена схема АЭ.  Рисунок 1 - Схема работы АЭ Метод АЭ основан на регистрации и анализе акустических волн, возникающих в процессе пластической деформации и разрушения (роста трещин) контролируемых объектов. Это позволяет формировать адекватную систему классификации дефектов и критерии оценки состояния объекта, основанные на реальном влиянии дефекта на объект. Метод АЭ-контроля обеспечивает обнаружение и регистрацию только развивающихся дефектов, что позволяет классифицировать дефекты не по размерам, а по степени их опасности. Другим источником АЭ- контроля является истечение рабочего тела (жидкости или газа) через сквозные отверстия в контролируемом объекте. Метод АЭ - контроля обладает весьма высокой чувствительностью к растущим дефектам - позволяет выявить в рабочих условиях приращение трещины порядка долей мм. Предельная чувствительность акустико-эмиссионной аппаратуры по теоретическим оценкам составляет порядка  , что соответствует выявлению скачка трещины протяженностью 1 мкм на величину 1 мкм. Обеспечивает контроль всего объекта с использованием одного или нескольких преобразователей АЭ - контроля, неподвижно установленных на поверхности объекта. Особенностью метода АЭ, ограничивающей его применение, является в ряде случаев трудность выделения сигналов АЭ из помех. Это объясняется тем, что сигналы АЭ являются шумоподобными, поскольку АЭ есть стохастический импульсный процесс. Поэтому, когда сигналы АЭ малы по амплитуде, выделение полезного сигнала из помех представляет собой сложную задачу. При развитии дефекта, когда его размеры приближаются к критическому значению, амплитуда сигналов АЭ и темп их генерации резко увеличивается, что приводит к значительному возрастанию вероятности обнаружения такого источника АЭ. Активные способы подавления помех заключаются в подавлении самого источника шума или уменьшении его влияния на исследуемый объект. Данный способ в основном используют для подавления шумов механического характера, создаваемых самим испытательным оборудованием: механическими и гидравлическими нагружающими машинами. С этой целью производят модернизацию испытательных машин с использованием специальных элементов, предназначенных для уменьшения трения в сопрягаемых звеньях нагружающих устройств или звукоизолируют образец от испытательной машины за счет специальных прокладок, изоляторов, шумопоглотителей. При проведении особоточных физических экспериментов стремятся к применению бесшумных видов нагружения, таких как нагрев или охлаждение или к использованию предварительно нагруженных объектов. Активные способы эффективны при проведении испытаний материалов в лабораторных условиях. При проведении исследований, контроля и прогноза на реальных работающих объектах активные способы практически невозможно реализовать. Пассивные методы борьбы с шумами и помехами используются практически во всех устройствах и системах регистрации и обработки сигналов АЭ. Акустико-эмиссионное обследование успешно использовалось для испытаний конструкций в авиации, космосе, для контроля мостов, ковшовых грузовиков, зданий, шахт, военных транспортных средств, дамб, трубопроводов, сосудов давления, рельсных цистерн, резервуаров и многих других. Основная цель АЭ контроля заключается в поиске дефектов и гарантиях целостности объекта или оценке его состояния. Оценки результатов АЭ:После обработки принятых сигналов результаты контроля представляют в виде идентифицированных и классифицированных источников АЭ. При принятии решения по результатам АЭ контроля используют данные, которые должны содержать сведения обо всех источниках АЭ, их классификации и сведения относительно источников АЭ, параметры которых превышают допустимый уровень. Допустимый уровень источника АЭ устанавливает исполнитель при подготовке к АЭ контролю конкретного объекта. Классификацию источников АЭ выполняют с использованием следующих параметров сигналов: суммарного счета, числа импульсов, амплитуды (амплитудного распределения), энергии (либо энергетического параметра), скорости счета, активности, концентрации источников АЭ. В систему классификации также входят параметры нагружения контролируемого объекта и время. Выявленные и идентифицированные источники АЭ рекомендуется разделять на четыре класса: Источник I класса - пассивный источник. Источник II класса - активный источник. Источник III класса - критически активный источник. Источник IV класса - катастрофически активный источник. Рекомендуемые действия, для определенного класса:При выявлении источников АЭ того или иного класса выполняют действия соответственно своему классу, и представлены в таблице 1: Таблица 1 - Рекомендуемые действия для определенного класса
Каждый более высокий класс источника АЭ предполагает выполнение всех действий, определенных для всех источников более низких классов. Преимущества и недостаткиПреимущества:Метод АЭ-контроля обеспечивает обнаружение и регистрацию только развивающихся, а значит, действительно опасных дефектов, и осуществляет их классификацию не по размерам, а по степени опасности. Это означает, в частности, что некоторые, например округлые дефекты, размер которых превышает браковочный уровень традиционных методов НК, при использовании АЭ-контроля могут попасть в класс неопасных, поскольку существуют, не развиваясь во время работы объекта. Это позволяет обоснованно отменить остановку объекта и ремонтные работы, которые в ряде случаев только снижают надежность объекта. Метод не особо чувствителен к геометрии объекта обследования, сложность которой доставляет некоторые ограничения при проведении, например, ультразвукового контроля. Путем установки нескольких датчиков выполняется контроль всего объекта с определением мест возникновения и развития дефектов (режим локации). Это позволяет использовать данный метод для контроля недоступных поверхностей, а также осуществлять непрерывный контроль (мониторинг) объекта во время функционирования и перейти от периодических технических освидетельствований к эксплуатации объекта по его фактическому техническому состоянию. Метод акустической эмиссии не требует тщательной подготовки поверхности объекта контроля. Недостатки:Метод АЭ-контроля не из дешёвых по стоимости оборудования, однако, если учесть универсальность, экономию времени и ресурсов на подготовку и проведение контроля по сравнению с прочими методами НК, то соотношение эффективности и стоимости метода неизбежно смещается в сторону акустической эмиссии, на что так же оказывает влияние постоянный процесс технологического развития метода, увеличивающаяся распространённость оборудования для проведения контроля. Существенным недостатком метода является сложность выделения полезного сигнала из помех, когда дефект мал. Другим существенным недостатком метода наряду с высокой стоимостью аппаратуры является необходимость высокой квалификации оператора АЭ контроля. Методы ухода от шумов и помех ограничены как правило, простейшими реализациями амплитудных и частотных фильтров. ЛитератураГрешников В.А., Дробот Ю.Б. Акустическая эмиссия.- М.: Изд-во Стандартов, 1978. Чаусов И.Г., Недосека С.А., Лебедев А.А. Взаимосвязь характеристик трещиностойкости материалов с параметрами АЭ на заключительных стадиях деформирования.// Техническая диагностика и неразрушающий контроль.- 1995. Акустическая эмиссия гетерогенных материалов: темат. сб. Л.: ФТИ им. А.Ф. Иоффе, 1986. |