RU2816673C1 - Способ выявления скрытых дефектов в композиционных материалах методом стоячих волн - Google Patents
Способ выявления скрытых дефектов в композиционных материалах методом стоячих волн Download PDFInfo
- Publication number
- RU2816673C1 RU2816673C1 RU2023136349A RU2023136349A RU2816673C1 RU 2816673 C1 RU2816673 C1 RU 2816673C1 RU 2023136349 A RU2023136349 A RU 2023136349A RU 2023136349 A RU2023136349 A RU 2023136349A RU 2816673 C1 RU2816673 C1 RU 2816673C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- noise
- defects
- fragments
- composite materials
- acoustic
- Prior art date
Links
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims abstract description 29
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 40
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 28
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 claims description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 4
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012549 training Methods 0.000 description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 239000004918 carbon fiber reinforced polymer Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Abstract
Использование: для выявления скрытых дефектов композиционных материалов. Сущность изобретения заключается в том, что на исследуемом изделии из композиционного материала регистрируют шумовые записи с частотой дискретизации 20 Гц, запись шума разбивается на блоки, которые состоят из определённого количества отсчётов, затем каждый блок разбивается на фрагменты длительностью по 65536 отсчётов и проводят вычисление и накопление амплитудных спектров этих фрагментов, далее для каждой точки наблюдений производят усреднение амплитудных спектров всех фрагментов, устанавливают наличие стоячих волн, при этом изменение мод типа сжатия-расширения свидетельствует о наличии дефектов в композиционном материале. Технический результат: обеспечение возможности выявлять скрытые дефекты в композиционных материалах с высокой точностью и скоростью измерений без предварительной обработки поверхности исследуемого материала и без использования искусственного сейсмоакустического шума. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к области геофизических методов качественной оценки, диагностики и локализации скрытых дефектов в композиционных материалах.
В настоящее время композиционные материалы играют важную роль в различных отраслях промышленности. Благодаря своим уникальным свойствам, таким как прочность, долговечность, устойчивость к коррозии и воздействию окружающей среды, они нашли широкое применение в производстве всех видов транспорта, строительстве, биомедицинских изделий и др. Однако, несмотря на все преимущества, композиционные материалы подвержены возникновению дефектов, которые могут существенно снизить их эффективность и надежность. Примерами дефектов могут являться трещины, расслоения, инородные включения, полости и т.д. Поэтому актуальной задачей является разработка методов обнаружения подобных дефектов, а также исследование их влияния на свойства материала.
Уровень техники.
На этапе тестирования прочностных характеристик при циклически повторяемой нагрузке на изделия из композиционного материала существует проблема неоднородности получаемых результатов: ряд изделий ломается, выдерживая нагрузку в количестве ~ 1 000 000 повторений, ряд – на порядок меньше. Так как каждая конкретная деталь изготавливается небольшими партиями из пластов, вмещающих в себя порядка 50 изделий, столь существенные различия в показателях выдерживаемой нагрузки на этапе тестирования на прочность могут говорить о проблемах, существующих в технологической цепочке и приводящих к подобным неоднородностям в результатах.
Данная проблема может быть озвучена как проблема диагностики изделий на всех этапах их изготовления с целью выявления и локализации возможных дефектов, визуально неразличимых невооружённым глазом, для обеспечения требований к качеству и безопасности их эксплуатации.
Для обнаружения дефектов в композиционных материалах возможно использование различных методов неразрушающего контроля: акустические, оптические, тепловые, радиационные, магнитные и др.
Оптико-акустический метод неразрушающего контроля основан на принципе преобразования акустической энергии в оптическую и обратно. Он включает в себя три основных этапа: генерация источником звука акустических волн, проникающие в исследуемый объект, преобразование акустической энергии в тепловую, что приводит к локальному изменению температуры, которое в свою очередь вызывает изменение показателя преломления материала, детектирование изменений показателя преломления оптической системой, вызванные акустическими волнами, и преобразование их в электрический сигнал. Либо, в свою очередь, используются лазерные импульсы для генерации акустических волн. В этих системах короткий лазерный импульс фокусируется на поверхности материала, и часть энергии импульса преобразуется в тепловую энергию, которая создает акустическую волну. Эта акустическая волна затем распространяется внутри материала и может быть обнаружена с помощью оптической системы, которая измеряет изменения показателя преломления, вызванные волной. Оптико-акустический метод имеет ряд преимуществ: оптическая система позволяет точно определить местоположение дефекта, так как она может регистрировать изменения показателя преломления с высокой точностью, оптическая система может работать в широком диапазоне температур и влажности, что делает её весьма универсальной, сюда также можно отнести отсутствие необходимости в прямом контакте с объектом, простоту использования и возможность интеграции с автоматизированными системами.
Однако, у этой системы есть и недостатки. Один из них - высокая стоимость оборудования. Кроме того, оптико-акустическая система требует определенных навыков и опыта для правильной настройки и использования [Бойцов Б. В., Васильев С. Л., Громашев А. Г., Юргенсон С. А. Методы неразрушающего контроля, применяемые для конструкций из перспективных композиционных материалов // Труды МАИ. 2011. №49.; Соколовская Ю. Г., Подымова Н. Б., Карабутов А. А. Лазерный оптико-акустический метод количественной оценки пористости углепластиков на основе измерения их акустического импеданса //Акустический журнал. – 2020. – Т. 66. – №. 1. – С. 86-94.]
К недостаткам методов относятся: высокая стоимость оборудования, непостоянство обеспечения высокой точности измерений, в особенности при работе с образцами, имеющими сложную геометрию или высокую пористость, необходимость высокой квалификации и специальной подготовки персонала, необходимость проведения калибровки оборудования, что требует дополнительных затрат времени и ресурсов, возможная ограниченная мобильность, а также зависимость эффективности методов от температуры, влажности и других внешних факторов.
Известен акустико-эмиссионный способ диагностирования изделий из композиционных материалов на основе углепластика и устройство для его осуществления (патент РФ №2599327 (С1), публикация от 0.10.2016). Акустико-эмиссионный способ включает установку на изделие акустических преобразователей, работающих в режиме приема и излучения, калибровку, прием, регистрацию и оценку сигналов акустической эмиссии, оцифровку сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех, определение временных интервалов между приходом каждого сигнала на акустические преобразователи, определение по разности времен прихода координат источников сигналов акустической эмиссии. В зоне контроля устанавливают пьезоантенну из преобразователей, разбивают зону на секторы, в которые последовательно устанавливают акустический преобразователь имитатора сигналов по дуге окружности радиусом не менее половины минимального расстояния между акустическими преобразователями, задают минимальную амплитуду генератора имитатора, определяют времена прихода сигналов акустической эмиссии для построения годографа скоростей, после чего по годографу строят матрицу разностей времен прихода, рассчитывают погрешности локации сигналов имитатора Δux, Δuy в соответствии с выражениями.
где xлок, yлок - координаты калибровочных сигналов акустической эмиссии, рассчитанные по матрице разностей времен прихода;
xp, yp - реальные координаты места установки акустического преобразователя имитатора,
причем при превышении погрешности допустимой величины увеличивают амплитуду сигналов генератора имитатора до тех пор, пока погрешность локации не будет находиться в пределах допустимой величины, затем по зарегистрированной амплитуде сигналов акустической эмиссии в каждом канале устанавливают их пороги селекции, после чего объект контроля нагружают, зарегистрированные при этом времена прихода сигналов акустической эмиссии сравнивают с матричными значениями и по наиболее близким из них судят о координатах источников дефектов.
xp, yp - реальные координаты места установки акустического преобразователя имитатора,
причем при превышении погрешности допустимой величины увеличивают амплитуду сигналов генератора имитатора до тех пор, пока погрешность локации не будет находиться в пределах допустимой величины, затем по зарегистрированной амплитуде сигналов акустической эмиссии в каждом канале устанавливают их пороги селекции, после чего объект контроля нагружают, зарегистрированные при этом времена прихода сигналов акустической эмиссии сравнивают с матричными значениями и по наиболее близким из них судят о координатах источников дефектов.
К недостаткам способа относятся: требование к использованию дорогостоящего оборудования, необходимость высокой квалификации и специальной подготовки персонала, возможная ограниченная мобильность, сложность интерпретации данных, ограниченность в использовании в условиях сильных шумов или вибраций, которые могут создавать помехи для измерений, а также отсутствие однородной методики определения типа дефекта по параметрам сигналов акустической эмиссии, что в ряде случаев может приводить к невозможности обнаружения всех типов дефектов, в особенности тех, которые малы по размеру или имеют специфическую форму.
Известен Способ акустико-эмиссионного контроля дефектов в композиционных конструкциях на основе углепластика (патент РФ №2674573 (С1), публикация от 11.12.2018). Способ включает установку на образец акустических преобразователей, работающих в режиме приема и излучения, калибровку, статическое нагружение образцов со ступенчатым изменением нагрузки, локацию источников сигналов акустической эмиссии, по которым судят о наличии и координатах дефектов в образце. Первоначально осуществляют ступенчатое статическое нагружение нескольких образцов из углепластика с одинаковым концентратором напряжений до их полного разрушения, фиксируют на каждой ступени нагружения значения медианы амплитуд сигналов из области концентратора и их структурных коэффициентов и рассчитывают пороговые значения для данных параметров по формулам
где - соответственно максимальные и минимальные значения структурных коэффициентов при минимальной и максимальной нагрузке, определяемые по формуле
где m - число зарегистрированных сигналов при i-м интервале нагружения; D2, D3 - наборы коэффициентов вейвлет-разложения 2-го и 3-го уровней детализации, полученные при частоте дискретизации исходного сигнала
SMed=[Med(a)max-Med(a)min]⋅0,1,
где Med(a)max, Med(a)min - максимальное и минимальное значение медианы амплитуды сигналов акустической эмиссии при максимальной и минимальной нагрузке, а затем осуществляют статическое нагружение испытываемой конструкции из углепластика, фиксируют значения медианы амплитуд сигналов и структурных коэффициентов, сравнивают их с пороговыми значениями и при одновременном снижении структурного коэффициента и увеличении медианы амплитуды данной группы сигналов судят о наличии дефекта и его координатах.
Недостатками данного способа являются: необходимость использования нескольких образцов из углепластика с одинаковым концентратором напряжений для их полного разрушения при ступенчатом статическом нагружении, что требует значительных временных и материальных затрат, а также создаёт дополнительные сложности при обработке и анализе данных.
Известны технические решения, в которых присутствует доказанное предположение о том, что шумовые колебания могут нести полезную информацию. Ограниченные тела, как известно, характеризуются некоторым набором собственных частот. Если в среде присутствуют вынужденные гармонические колебания, то при совпадении их частоты с одной из собственных частот исследуемого объекта наблюдаются резонансные явления, которые могут быть использованы, например, для решения задач контроля и диагностики изделий из композиционных материалов, где под воздействием шумов, если в них присутствуют спектральные составляющие, совпадающие с какими-либо собственными частотами объекта, в последнем может формироваться поле стоячих волн, частота каждой из которых совпадает с одной из собственных частот. Несмотря на относительно небольшую амплитуду этих волн, разработана методика, позволяющая выделять их из шумового поля [Колесников Ю. И. и др. О диагностике состояния конструктивных элементов сооружений по шумовому полю (по данным физического моделирования) //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2012. – №. 1. – С. 3-11; Федин К. В., Каргаполов А. А., Колесников Ю. И. Влияние щелевидных дефектов на поле стоячих волн, формирующихся в закрепленной балке под действием акустических шумов //Интерэкспо Гео-Сибирь. – 2012. – Т. 1. – №. 2. – С. 88-92.; Колесников Ю. И., Федин К. В., Каргаполов А. А. Об определении собственных частот и форм колебаний трубопроводов по акустическим шумам //Интерэкспо Гео-Сибирь. – 2012. – Т. 1. – №. 2. – С. 158-162.; Колесников Ю. И. и др. О диагностировании потери устойчивости опор трубопроводов по акустическим шумам //Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. – 2012. – №. 4. – С. 59-67.; Федин К. В., Климонтов В. В. Способ определения плотности костной ткани на основе выделения стоячих волн из микросейсм периферического скелета. – 2021].
К недостаткам метода относится следующее: требование к наличию специализированного оборудования и программного обеспечения, необходимость обучения персонала, что может потребовать дополнительного обучения и практики, кроме того, данная методика может быть ограничена в применении в зависимости от типа исследуемого объекта и характеристик шума, а также результаты, полученные с помощью данной методики, могут иметь некоторую погрешность или неопределённость, что может ограничивать их использование в некоторых приложениях.
Раскрытие сущности изобретения.
Проблема, на решение которой направлен заявленный способ, состоит в разработке метода неразрушающего контроля, основанном на использовании стоячих волн, возникающих в шумовом поле, регистрируемом соответствующей аппаратурой и размещённой на поверхности изделия из композиционного материала.
Техническим результатом является разработанный способ, позволяющий выявлять скрытые дефекты в композиционных материалах с высокой точностью и скоростью измерений, не требующий предварительной обработки поверхности исследуемого материала и без использования искусственного сейсмоакустического шума.
Способ определения скрытых дефектов композиционных материалов по акустическим шумам, состоящий в том, что на исследуемом изделии регистрируют шумовые записи с высокой частотой дискретизации - составляет 65536 отсчётов на блок. Запись шума разбивается на блоки. Блок — это отрезок записи шума, который используется для анализа. Каждый блок состоит из определённого количества отсчётов. Затем каждый блок разбивается на фрагменты, которые используются для вычисления амплитудного спектра. Вычисляют амплитудные спектры, затем для каждой точки наблюдений производят усреднение амплитудных спектров всех фрагментов, устанавливают наличие стоячих волн, при этом изменение мод типа сжатия-расширения свидетельствует о наличии дефектов в исследуемом изделии.
Шумовые записи разбивают на фрагменты длительностью по 65536 отсчётов и проводят вычисление и накопление амплитудных спектров этих фрагментов. Накопление спектров — это процесс, который используется в обработке сигналов для улучшения разрешения по частоте и точности определения амплитуды спектральных компонент. В основе накопления спектров лежит разделение исходного сигнала на несколько фрагментов (блоков) и выполнения преобразования Фурье на каждом из них. Затем результаты этих преобразований объединяются, что позволяет получить более точную информацию о спектре сигнала. Также регистрируют вертикальную компоненту сейсмического шума мод сжатия-расширения детальным профилированием на локализованном участке, уточняют местоположение дефектов.
Вычисление амплитудных спектров производится с помощью специальных алгоритмов обработки сигнала (преобразование Фурье). Усреднение амплитудных спектров проводится для того, чтобы получить более точную картину распределения амплитуд в шуме. Если в исследуемом изделии есть дефекты, то это может проявляться в виде изменения мод типа сжатия-расширения, что и позволяет обнаружить данный метод. Преобразование Фурье используется для перехода от временного представления сигнала к частотному.
Формула преобразования выглядит следующим образом:
где F(ω) - частотный спектр сигнала, f(t) - временной сигнал, ω - частота.
Дополнительно может быть использован расчёт мощности зарегистрированного сигнала путем интегрального суммирования его спектра за фиксированный интервал времени. Фиксированный интервал времени — это произвольный заранее определённый промежуток времени, который выбирается в зависимости от задачи (1 секунда и т.д.). Формула для расчёта мощности сигнала через интегральное суммирование амплитудного спектра выглядит следующим образом:
P = df,
где P - мощность сигнала, S(f) - спектральная плотность сигнала, f1 и f2 - начальная и конечная частоты диапазона суммирования спектра.
Заявленный способ не требует предварительной обработки поверхности исследуемого материала и использования каких-либо искусственных источников (колебаний, излучения и т.д), что делает предлагаемый метод универсальным по отношению к исследуемым объектам, высокопроизводительным и безопасным для оператора.
Фиг. 1. Исследуемый объект (деталь стопы протеза) с пьезокерамическим датчиком.
Фиг. 2. «Сетка» измерений перемещаемого датчика.
Фиг.3. Сравнение амплитудно-частотных спектров для целого образца и образца с трещиной
Фиг. 4. Приведены амплитудно-частотные спектры для целого образца и образца с трещиной (единичный экземпляр).
Осуществление изобретения.
В качестве объектов исследования была задействована партия деталей стоп протезов для ног, изготовленная из композиционных материалов. В описываемой серии экспериментов регистрация сейсмоакустических шумов проводилась в лаборатории.
Регистрируют вертикальные компоненты сейсмоакустического шума на точке измерений. В качестве источника шума были задействованы колонки, на которые подавался тип сигнала «белый шум» до 20 кГц, что ускоряет процесс сбора данных, однако, применение колонок не является обязательным для методики. Амплитудно-частотная характеристика колонок по паспорту работает до 20 кГц.
Затем на передвижном приёмнике, в основе которого задействуется диск из пьезокерамики ЦТС-19 диаметром 2 мм и толщиной 1 мм, регистрируют шумовое поле (фиг. 1). Приёмник перемещают по исследуемому объекту из композиционного материала следующей «сеткой» измерений: 2 продольные дорожки с 10-ю точками проходились вдоль с шагом 2 см и 2 поперечной дорожки с 3-мя точками – с шагом 1 см (фиг. 2). Сигналы с датчика передаются на один канал двухканального цифрового осциллографа В-421, затем в цифровом виде записывают на жёсткий диск персонального компьютера для последующей обработки.
Суть метода - накопление большого числа амплитудных спектров шумовых записей, в результате чего на усредненных (или накопленных) спектрах появляются последовательности пиков, соответствующие семействам стоячих волн разных типов.
Метод диагностики стоячими волнами заключался в следующем:
1. Регистрация шумовых записей на исследуемом объекте для выделения в них стоячих волн с использованием перемещаемого по «сетке» измерений пьезокерамического датчика. «Сетка» измерений — это система координат, которая используется для описания, в каком ключе поточечно снимались измерения с исследуемого объекта. Она представляет собой набор точек на исследуемом объекте, где каждая точка имеет свои координаты (к примеру, x и y), в нашем случае это 2 продольные дорожки с 10-ю точками вдоль с шагом 2 см и 2 поперечные дорожки с 3-мя точками с шагом 1 см;
2. Разбиение шумовых записей на блоки по 65536 отсчётов (максимальное количество отсчётов в осциллографе В-421). Запись шума разбивается на множество фрагментов, каждый из которых содержит 65536 отсчётов. “Отсчёт” означает процесс измерения или регистрации данных, в данном контексте это означает, что для каждого фрагмента шума был произведен замер его амплитуды и фазы;
3. Преобразование Фурье для каждого блока и усреднение полученных амплитудно-частотных спектров путём их суммирования;
4. Построение и сравнение суммарных спектров дефектных и целых образцов с целью выявления смещения амплитудно-частотного спектра и образования новых резонансных пиков в качестве оценки наличия дефектов.
Соответствие выделенных регулярных пиков стоячим волнам вертикального сжатия-растяжения изделий из композиционного материала, а не стоячим волнам других типов (например, сдвиговым), обусловлено применением датчиков, регистрирующих преимущественно вертикальную компоненту акустического шума на точке измерений (Фиг.3).
На примере сравнения суммарных спектров целого образца и образца с трещиной в единичном экземпляре можно наблюдать возникновение дополнительных пиков, соответствующих резонансным частотам дефектного изделия, что говорит о появлении дополнительных границ отражения вследствие возникновения разрывов в его структуре. На примере сравнения суммарных спектров целого образца и образца с трещиной можно сделать вывод, что смещение значений резонансных частот в меньшую сторону у одного из них может быть связано с тем, что данный образец обладает более низкой добротностью в сравнении с другим, что указывает на то, что в объекте могут присутствовать дефекты, которые могут вызывать потери энергии и ухудшать способность исследуемого изделия её сохранять, что, в свою очередь, может привести к пониженной прочности изделия (Фиг.4).
Полученные экспериментальные результаты показали, что метод стоячих волн может с успехом применяться для диагностирования скрытых дефектов в композиционных материалах. Стоячие волны могут быть выделены из шумового поля с помощью накопления большого числа амплитудных спектров шумовых сигналов. Получены карты амплитудно-частотных распределений.
В качестве конечного результата обследования предполагается предоставление амплитудно-частотного распределения низших мод для всего изделия. Время на проведение полевых работ и интерпретацию данных зависит от детальности измерений. Предположительно обследование одной детали данной методикой с получением конечного результата будет занимать не более 1 часа.
Таким образом, была продемонстрированная принципиальная возможность использования методики выделениях упругих стоячих волн из сейсмоакустического шума на исследуемых объектах из композиционного материала.
Claims (6)
1. Способ выявления скрытых дефектов композиционных материалов по акустическим шумам, заключающийся в том, что на исследуемом изделии из композиционного материала регистрируют шумовые записи с частотой дискретизации 20 Гц, запись шума разбивается на блоки, которые состоят из определённого количества отсчётов, затем каждый блок разбивается на фрагменты длительностью по 65536 отсчётов и проводят вычисление и накопление амплитудных спектров этих фрагментов по формуле
где F(ω) - частотный спектр сигнала, f(t) - временной сигнал, ω – частота,
далее для каждой точки наблюдений производят усреднение амплитудных спектров всех фрагментов, устанавливают наличие стоячих волн, при этом изменение мод типа сжатия-расширения свидетельствует о наличии дефектов в композиционном материале.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что предварительно регистрируют вертикальную компоненту сейсмического шума мод сжатия-расширения детальным профилированием на локализованном участке, уточняют местоположение дефектов.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что может быть дополнен путём расчёта мощности зарегистрированного сигнала путем интегрального суммирования его спектра за фиксированный интервал времени.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2816673C1 true RU2816673C1 (ru) | 2024-04-03 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2407581A2 (es) * | 2011-06-14 | 2013-06-13 | Delphi Diesel Systems S.L. | Procedimiento de detección automática de defectos en bombas de inyección de alta presión mediante análisis de ruido acústico. |
FR2996917A1 (fr) * | 2012-10-15 | 2014-04-18 | Airbus Operations Sas | Procede et dispositif de determination de l'apparition d'un defaut lors du percage d'un panneau en materiau composite |
CN105738481A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-07-06 | 上海交通大学 | 一种碳纤维增强复合材料切削加工缺陷的预测方法 |
RU2674573C1 (ru) * | 2017-06-14 | 2018-12-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Способ акустико-эмиссионного контроля дефектов в композиционных конструкциях на основе углепластика |
RU2774101C1 (ru) * | 2021-10-04 | 2022-06-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Способ дефектоскопии металлов по акустическим шумам |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
ES2407581A2 (es) * | 2011-06-14 | 2013-06-13 | Delphi Diesel Systems S.L. | Procedimiento de detección automática de defectos en bombas de inyección de alta presión mediante análisis de ruido acústico. |
FR2996917A1 (fr) * | 2012-10-15 | 2014-04-18 | Airbus Operations Sas | Procede et dispositif de determination de l'apparition d'un defaut lors du percage d'un panneau en materiau composite |
CN105738481A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-07-06 | 上海交通大学 | 一种碳纤维增强复合材料切削加工缺陷的预测方法 |
RU2674573C1 (ru) * | 2017-06-14 | 2018-12-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Способ акустико-эмиссионного контроля дефектов в композиционных конструкциях на основе углепластика |
RU2774101C1 (ru) * | 2021-10-04 | 2022-06-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Новосибирский национальный исследовательский государственный университет" (Новосибирский государственный университет, НГУ) | Способ дефектоскопии металлов по акустическим шумам |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Jiri Behal and Pavel Zdenek, Effect of interlaminar flaw on composite panel behaviour under acoustic loading, MATEC Web of Conferences, Volume 188, 2018, 5th International Conference of Engineering Against Failure (ICEAF-V 2018), c. 1-8. * |
Л.А.Оглезнева, А.Н.Калиниченко, АКУСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ КОНТРОЛЯ И ДИАГНОСТИКИ, Часть II, Издательство Томского политехнического университета 2009, с. 169. А.А.Хлыбов, А.Л.Углов, Об использовании параметров структурного шума при контроле поверхностными акустическими волнами рэлея стали 20ГЛ в процессе упругопластического деформирования, Дефектоскопия, N 7, 2021. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Konstantinidis et al. | The temperature stability of guided wave structural health monitoring systems | |
Kaphle | Analysis of acoustic emission data for accurate damage assessment for structural health monitoring applications | |
Ohtsu | Elastic wave methods for NDE in concrete based on generalized theory of acoustic emission | |
Shirole et al. | Damage monitoring in rock specimens with pre-existing flaws by non-linear ultrasonic waves and digital image correlation | |
CN106198727A (zh) | 一种用于金属圆管损伤评价的非线性周向超声导波方法 | |
Chakraborty et al. | Embedded ultrasonic transmission sensors and signal processing techniques for structural change detection in the Gliwice bridge | |
CN111678988A (zh) | 混凝土材料表面损伤的非线性超声评价装置及方法 | |
RU2816673C1 (ru) | Способ выявления скрытых дефектов в композиционных материалах методом стоячих волн | |
CN103954628A (zh) | 联合eemd和近似熵的钢管损伤监控方法 | |
Tan et al. | Structural health monitoring of bridges using acoustic emission technology | |
CN109298076B (zh) | 一种基于Lamb波的主动式阀门内漏损伤检测***及方法 | |
CN116026921A (zh) | 一种内建环形超声波传感器阵列的智能灌浆套筒*** | |
Zohora | Evaluation of material crack using acoustic emission technique | |
RU2734724C1 (ru) | Виброакустический способ оценки технического состояния проводящих инженерных коммуникаций | |
CN114002327A (zh) | 一种用于钢绞线完整程度的检测方法 | |
RU2676209C1 (ru) | Акустико-эмиссионный способ определения типа дефекта структуры образца из углепластика | |
Zhitluhina et al. | Characterisation of steels with microdefects using a laser interferometry technique | |
Donskoy et al. | N-scan: New vibromodulation system for detection and monitoring of cracks and other contact-type defects | |
Bayoumi et al. | Approaches combining multiple paths to establish the probability of detection of a guided wave-based structural health monitoring system | |
Bassim et al. | Time and frequency analysis of acoustic emission signals | |
Marin-Cortes | Ultrasonic coda wave comparison for quality control of manufactured parts: Proof of feasibility | |
RU2774101C1 (ru) | Способ дефектоскопии металлов по акустическим шумам | |
Yu et al. | Dual mode sensing of crack growth in steel bridge structures | |
RU2674573C1 (ru) | Способ акустико-эмиссионного контроля дефектов в композиционных конструкциях на основе углепластика | |
Zhong et al. | Application of Acoustic Emission for the Inspection of Fiber-Reinforced Composite Materials |