RU2727316C1 - Method for acoustic emission control of structures - Google Patents
Method for acoustic emission control of structures Download PDFInfo
- Publication number
- RU2727316C1 RU2727316C1 RU2019145699A RU2019145699A RU2727316C1 RU 2727316 C1 RU2727316 C1 RU 2727316C1 RU 2019145699 A RU2019145699 A RU 2019145699A RU 2019145699 A RU2019145699 A RU 2019145699A RU 2727316 C1 RU2727316 C1 RU 2727316C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- signals
- acoustic emission
- controlled object
- determined
- correlation coefficient
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/14—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object using acoustic emission techniques
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области технической диагностики и неразрушающего контроля конструкций, включая сосуды давления, трубопроводы, авиационные и железнодорожные конструкции, мосты, а так же конструкции и изделия из хрупких материалов, таких как фарфоровые изоляторы, стекла транспортных средств, кольца подшипников и другие с использованием метода акустической эмиссии.The invention relates to the field of technical diagnostics and non-destructive testing of structures, including pressure vessels, pipelines, aircraft and railway structures, bridges, as well as structures and products made of fragile materials, such as porcelain insulators, vehicle glass, bearing rings and others using the method acoustic emission.
Известен способ акустико-эмиссионного диагностирования металлических конструкций (см. патент RU №2537747 от 10.01.2015), включающий прием, регистрацию и оценку параметров сигналов акустической эмиссии в момент нагружения конструкции, оцифровку акустических сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех, предварительно устанавливают критические значения нагрузки Ркр и коэффициента регрессии kkp, 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 k0, 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 k0<kkp, то конструкцию считают бездефектной, а при значении k0>kkp конструкцию бракуют.There is a known method of acoustic emission diagnostics of metal structures (see patent RU No. 2537747 dated 01/10/2015), including the reception, registration and evaluation of the parameters of acoustic emission signals at the time of loading the structure, digitization of acoustic signals, their preliminary processing, filtering noise, pre-set critical values of the load P cr and the regression coefficient k kp , characterizing the change in the number of acoustic emission signals to the change in the load for a defect-free structure, then the structure is loaded to a load value exceeding the operating one by (5 ... 10)%, the number of signals and the load of the linear section of the stationary acoustic emission, the regression coefficient k 0 is recorded, after which the structure is loaded with a cyclic load, the amplitude value of which is gradually increased by (2 ... 5)%, and upon reaching an excess of (15 ... 20)% of the working load, the loading is stopped if in the process control k 0 <k kp , then the design The function is considered defect-free, and for the value k 0 > k kp the construction is rejected.
Недостатком способа является невозможность контроля объектов, циклическое нагружение которых может вызвать быстрое и неконтролируемое разрушение, а также необходимость использования специализированного нагружающего устройства. Кроме того, в процессе нагружения регистрируются паразитные сигналы из неподверженных дефектообразованию областей контролируемого объекта, которые вносят неопределенность в результаты контроля, т.о. проводить контроль в процессе эксплуатации контролируемого объекта не представляется возможным.The disadvantage of this method is the impossibility of monitoring objects, cyclic loading of which can cause rapid and uncontrolled destruction, as well as the need to use a specialized loading device. In addition, in the process of loading, parasitic signals from the areas of the inspected object not subject to defect formation are recorded, which introduce uncertainty in the inspection results, i.e. it is not possible to carry out control during the operation of the controlled object.
Наиболее близким к предлагаемому решению является способ акустико-эмиссионного контроля конструкций (см. патент RU №2676219 от 26.12.2018), включающий прием, регистрацию и оценку параметров сигналов акустической эмиссии в момент нагружения контролируемого объекта, оцифровку акустических сигналов, их предварительную обработку, фильтрацию помех, предварительно устанавливают порог деформации, равный среднеквадратическому значению деформации при отсутствии внешних воздействий на контролируемый объект, и критическое значение амплитуды сигнала акустической эмиссии, которое определяют как среднее значение амплитуды сигналов от развивающегося дефекта, нагружение контролируемого объекта осуществляют ударной нагрузкой, регистрируют динамические деформации, определяют максимальное значение деформации от удара, по которому оценивают силу воздействия на контролируемый объект, затем постепенно увеличивают ударную нагрузку, но не более 150% от эксплуатационной нагрузки, фиксируют последнее превышение порога деформации, после чего производят регистрацию акустико-эмиссионных сигналов в течение времени релаксации упругих напряжений в контролируемом объекте и при превышении амплитуды сигнала ее критического значения изделие бракуют.The closest to the proposed solution is the method of acoustic emission control of structures (see patent RU No. 2676219 dated December 26, 2018), including the reception, registration and evaluation of the parameters of acoustic emission signals at the time of loading the controlled object, digitization of acoustic signals, their preliminary processing, filtration interference, the deformation threshold is preset equal to the root-mean-square deformation value in the absence of external influences on the controlled object, and the critical value of the amplitude of the acoustic emission signal, which is determined as the average value of the amplitude of signals from a developing defect, the controlled object is loaded with a shock load, dynamic deformations are recorded, the maximum value of deformation from impact, according to which the force of impact on the controlled object is estimated, then the impact load is gradually increased, but not more than 150% of the operating load, the last excess is recorded the deformation threshold, after which the acoustic emission signals are recorded during the relaxation time of elastic stresses in the controlled object and when the signal amplitude exceeds its critical value, the product is rejected.
Недостатком способа, принятого за прототип, является ограниченность применения для протяженных и плоских объектов, при контроле которых дисперсия сигнала и многочисленные переотражения в объекте контроля увеличивают длительности сигналов и, следовательно, уменьшают амплитуду.The disadvantage of the method taken as a prototype is the limited application for extended and flat objects, when monitoring which the signal dispersion and multiple reflections in the test object increase the duration of the signals and, therefore, reduce the amplitude.
Техническая задача - расширение технологических возможностей акустико-эмиссионного контроля элементов конструкции, подверженных хрупкому и неконтролируемому разрушению, а также возможность проведения контроля конструкций сложной формы, в элементах которых в процессе эксплуатации уровень механических напряжений может существенно отличаться, возможность выбора параметров сигналов акустической эмиссии наиболее зависящих от свойств источника в тех или иных условиях контроля, возможность кластеризации источников.The technical task is to expand the technological capabilities of acoustic emission control of structural elements subject to brittle and uncontrolled destruction, as well as the ability to control structures of complex shape, in the elements of which during operation the level of mechanical stresses can differ significantly, the possibility of choosing the parameters of acoustic emission signals that most depend on source properties under certain control conditions, the possibility of clustering sources.
Поставленная задача решается за счет того, что способ акустико-эмиссионного контроля конструкций, заключающийся в том, что на контролируемый объект устанавливают преобразователи акустической эмиссии, устанавливают порог деформации, равный среднеквадратическому значению деформации при отсутствии внешних воздействий на контролируемый объект, и критическое значение контрольного параметра сигнала акустической эмиссии, постепенно нагружают контролируемый объект ударной нагрузкой, но не более 150% от эксплуатационной нагрузки, регистрируют динамические деформации, определяют максимальное значение деформации от удара, по которому оценивают силу воздействия на контролируемый объект, и регистрируют акустико-эмиссионные сигналы в течение времени релаксации упругих напряжений в контролируемом объекте, контрольный параметр акустико-эмиссионного сигнала определяют в начале нагружения путем регистрации значений различных амплитудных параметров двумя преобразователями, после этого проводят аппроксимацию зависимости значений этих параметров линейной функцией, определяют максимальное значение коэффициента корреляции R и выбирают этот параметр в качестве контрольного, затем в процессе нагружения выделяют первичный кластер с набором сигналов с коэффициентом корреляции R>0,9, последовательно добавляют по одному сигналу в первичный кластер, определяют коэффициент корреляции R1 нового набора, если R1>0,9⋅R, то повторяют процедуру для нераспределенных в кластеры сигналов и при превышении критического числа сигналов при условии превышения контрольным параметром критического значения, изделие бракуют.The problem is solved due to the fact that the method of acoustic emission control of structures, which consists in the fact that acoustic emission transducers are installed on the controlled object, the deformation threshold is set equal to the rms deformation value in the absence of external influences on the controlled object, and the critical value of the control signal parameter acoustic emission, gradually load the controlled object with a shock load, but not more than 150% of the operating load, register dynamic deformations, determine the maximum value of deformation from impact, by which the force of impact on the controlled object is estimated, and record acoustic emission signals during the relaxation time of elastic stress in the controlled object, the control parameter of the acoustic emission signal is determined at the beginning of loading by recording the values of various amplitude parameters with two transducers, after which an approximation is carried out the dependence of the values of these parameters by a linear function, the maximum value of the correlation coefficient R is determined and this parameter is selected as a control parameter, then, during loading, a primary cluster with a set of signals with a correlation coefficient R> 0.9 is selected, one signal is successively added to the primary cluster, the correlation coefficient R 1 of the new set is determined, if R 1 > 0.9⋅R, then the procedure is repeated for signals not allocated to clusters, and if the critical number of signals is exceeded, provided that the control parameter exceeds the critical value, the product is rejected.
Способ иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена схема расположения преобразователей акустической эмиссии и тензорезистора на контролируемом объекте, на фиг. 2 представлен график зависимости амплитуды сигналов акустической эмиссии, зарегистрированных разными преобразователями, на фиг. 3 представлен график зависимости параметра MARSE сигналов акустической эмиссии, зарегистрированных преобразователями, на фиг. 4 представлен график зависимостей параметра MARSE сигналов акустической эмиссии с выделенными кластерами.The method is illustrated in the drawing, where FIG. 1 shows a diagram of the arrangement of acoustic emission transducers and a strain gauge on a controlled object, FIG. 2 shows a graph of the dependence of the amplitude of acoustic emission signals recorded by different transducers; FIG. 3 shows a graph of the dependence of the MARSE parameter of acoustic emission signals recorded by the transducers; FIG. 4 shows a graph of the dependences of the MARSE parameter of acoustic emission signals with selected clusters.
Предложенный способ реализуется следующим образом. На контролируемый объект устанавливают пьезоантенну, которая состоит из трех или более преобразователей акустической эмиссии. Устанавливают тензорезистор для регистрации деформаций на поверхности контролируемого объекта с помощью быстродействующей тензометрической системы. Регистрацию и оцифровку сигналов акустической эмиссии осуществляют с помощью акустико-эмиссионной системы с частотой дискретизации не менее 2 МГц. Предварительную обработку и фильтрацию сигналов осуществляют с помощью аппаратных и программных цифровых фильтров. Устанавливают порог деформации Р=5⋅σ, где σ - среднеквадратическое значение сигнала на выходе тензорезистора при отсутствии внешних воздействия на контролируемый объект и определяют контрольный параметр акустико-эмиссионного сигнала. Для этого выбирают два преобразователя акустической эмиссии, проводят серию нагружений контролируемого объекта ударной нагрузкой, фиксируют максимальное значение деформации, по которому определяют силу воздействия на контролируемый объект. В ходе проведения серии нагружений регистрируют сигналы акустической эмиссии. Для каждого зарегистрированного сигнала определяют амплитудные параметры P(i)i от P(i)2 (амплитуда, СКО сигнала, размах, энергетический параметр MARSE и другие), зарегистрированные ПАЭ 1 и ПАЭ 2 соответственно. Проводят аппроксимацию зависимости значений P(i)1 от Р(i)2 линейной функцией методом наименьших квадратов и определяют коэффициент корреляции R. Определяют максимальное значение коэффициента корреляции и используют соответствующий ему параметр в качестве контрольного. Критическое значение контрольного параметра определяют по значениям параметров сигналов от развивающихся дефектов в ходе предварительно проведенных экспериментов с дефектными объектами из того же материала, что и контролируемый объект. Ударную нагрузку постепенно увеличивают на 5%, но не более 150% от эксплуатационной нагрузки. В процессе нагружения с помощью быстродействующей тензометрической системы регистрируют деформации контролируемого объекта, вызванные ударной нагрузкой. Фиксируют превышения установленного на начальном этапе порога деформации. Если в течение интервала времени, вдвое большего периода собственных колебаний контролируемого объекта, не зафиксировано превышений порога деформации, то начинают регистрацию сигналов акустической эмиссии. Среди всех зарегистрированных сигналов выбирают набор из 5-10 сигналов акустической эмиссии, для которых коэффициент корреляции R контрольного параметра более 0,9 и считают его первичным кластером. После этого последовательно добавляют к первичному кластеру по одному сигналу и определяют коэффициент корреляции R1 нового набора. Если R1>0,9⋅R, то добавляют сигнал в состав кластера. После чего повторяют описанную процедуру для сигналов, не вошедших в состав кластера. В случае отсутствия акустико-эмиссионных сигналов в течение интервала времени, равного времени релаксации упругих напряжений в контролируемом объекте, переходят к следующему циклу нагружения. В случае превышения в одном из кластеров критического числа сигналов акустической эмиссии, для которых значение контрольного параметра больше критического значения, контролируемый объект считают дефектным.The proposed method is implemented as follows. A piezo antenna is installed on the controlled object, which consists of three or more acoustic emission transducers. A strain gauge is installed to register deformations on the surface of the controlled object using a high-speed strain gauge system. Registration and digitization of acoustic emission signals is carried out using an acoustic emission system with a sampling frequency of at least 2 MHz. Pre-processing and filtering of signals is carried out using hardware and software digital filters. The deformation threshold is set P = 5⋅σ, where σ is the root-mean-square value of the signal at the output of the strain gauge in the absence of external influences on the controlled object and the control parameter of the acoustic emission signal is determined. For this, two transducers of acoustic emission are selected, a series of loads of the controlled object with a shock load is carried out, the maximum deformation value is recorded, according to which the force of impact on the controlled object is determined. During a series of loads, acoustic emission signals are recorded. For each recorded signal, the amplitude parameters P (i) i from P (i) 2 (amplitude, RMS of the signal, peak-to-peak, energy parameter MARSE, and others) recorded by AET 1 and AET 2 are determined, respectively. The dependence of the values of P (i) 1 on P (i) 2 is approximated by a linear function by the least squares method and the correlation coefficient R is determined. The maximum value of the correlation coefficient is determined and the corresponding parameter is used as a control one. The critical value of the control parameter is determined by the values of the parameters of signals from developing defects in the course of preliminary experiments with defective objects made of the same material as the controlled object. The shock load is gradually increased by 5%, but not more than 150% of the operating load. During loading, the deformations of the controlled object caused by the impact load are recorded using a high-speed tensometric system. The excess of the deformation threshold set at the initial stage is recorded. If during an interval of time twice as long as the period of natural oscillations of the controlled object, no excess of the deformation threshold is recorded, then registration of acoustic emission signals is started. Among all registered signals, a set of 5-10 acoustic emission signals is selected, for which the correlation coefficient R of the control parameter is more than 0.9 and is considered to be the primary cluster. After that, one signal is sequentially added to the primary cluster and the correlation coefficient R 1 of the new set is determined. If R 1 > 0.9⋅R, then add a signal to the cluster. Then the described procedure is repeated for the signals that are not included in the cluster. In the absence of acoustic emission signals during the time interval equal to the relaxation time of elastic stresses in the controlled object, the next loading cycle is passed. If in one of the clusters the critical number of acoustic emission signals for which the value of the control parameter is greater than the critical value is exceeded, the controlled object is considered defective.
Пример 1. Предложенный способ был экспериментально опробован на стальных листах 200×300 мм толщиной 1 мм без видимых дефектов и с видимым дефектом типа трещина. На листы устанавливали акустическую антенну из четырех преобразователей акустической эмиссии, которые располагались по углам объекта контроля. Преобразователи подключали к разным каналам акустико-эмиссионной системы СЦАД 16.03 (свидетельство RU.C.27.007.A №39729, зарегистрировано в Государственном реестре средств измерений №18892-10). В центр листов наклеивали пленочный тензорезистор типа ПКС 12-200 (фиг. 1). Деформации регистрировали быстродействующей микропроцессорной тензометрической системой «Динамика-1» (сертификат RU.C.28.007.A №25487, тип зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений №32885-06) с частотой дискретизации 64 кГц. Для определения контрольного параметра выбирались два преобразователя ПАЭ 1 и ПАЭ 2, расположенные вдоль левой стороны контролируемого объекта. В ходе предварительного нагружения регистрировались значения амплитуды, СКО, размаха, энергетического параметра MARSE сигналов, зарегистрированных преобразователями ПАЭ 1 и ПАЭ 2 (фиг. 2). После этого проводилась аппроксимация зависимостей зарегистрированных параметров линейной функцией методом наименьших квадратов. Достоверность аппроксимации определялась по значению коэффициента корреляции R. Значение коэффициента корреляции для каждого параметра приведены в таблице 1. В качестве контрольного параметра использовался энергетический параметр MARSE, так как для него наблюдался максимальный коэффициент корреляции (фиг. 3). Критическое значение контрольного параметра определяли как среднее значение контрольного параметра сигналов от роста трещин в процессе нагружения объектов из того же материала, что и контролируемый объект, которое составило 850 относительных единиц при коэффициенте усиления АЭ системы равном 10. Устанавливали порог деформации равный 5⋅σ, который составил 125 относительных единиц. За значение σ принимали среднеквадратическое значение показаний тензометрической системы, зарегистрированных в течение 60 сек без внешнего воздействия на контролируемый объект, которое составило 25 относительных единиц. Нагружение осуществляли серией из 15 ударов груза, свободно падающего стального шарика диаметром 6 мм и массой 1,2 г с высоты от 100 до 1000 мм по траектории, перпендикулярной к плоскости объекта. Регистрировали деформации, вызванные ударом груза о поверхность контролируемого объекта. По форме сигнала деформации от падения груза определяли период собственных колебаний контролируемого объекта, который составил 0,14 мс. Прием, регистрацию и оценку параметров сигналов акустической эмиссии осуществляли с момента времени последнего превышения порога деформации, которое составило 132 относительных единицы, зафиксированного через 6,4 мс после момента удара. Затем производили оцифровку акустических сигналов с частотой дискретизации 2 МГц, их предварительную обработку и фильтрацию помех. В результате эксперимента были зарегистрированы 18 сигналов акустической эмиссии со значениями контрольного параметра от 850 до 2350 относительных единиц, и зафиксирован рост трещины для стального листа с видимым дефектом при силе воздействия, эквивалентной падению груза с высоты 600 мм, что соответствовало 120% от эксплуатационной нагрузки. Следовательно, видимый дефект был подтвержден предложенным способом, контролируемый объект забракован. Для стального листа без видимых дефектов при силе воздействия, эквивалентной падению груза с высоты 800 мм, что соответствовало 150% от эксплуатационной нагрузки, не было зарегистрировано сигналов с контрольным параметром выше критического значения, контролируемый объект был признан годным. Результаты эксперимента приведены в таблице 2.Example 1. The proposed method was experimentally tested on steel sheets 200 × 300 mm thick 1 mm without visible defects and with a visible defect such as a crack. An acoustic antenna of four acoustic emission transducers was installed on the sheets, which were located at the corners of the test object. The transducers were connected to different channels of the SDSAD 16.03 acoustic emission system (certificate RU.C.27.007.A No. 39729, registered in the State Register of Measuring Instruments No. 18892-10). A film strain gauge of the PKS 12-200 type was glued to the center of the sheets (Fig. 1). Deformations were recorded by a high-speed microprocessor strain gauge system "Dinamika-1" (certificate RU.C.28.007.A No. 25487, type registered in the State Register of Measuring Instruments No. 32885-06) with a sampling rate of 64 kHz. To determine the control parameter, two transducers AET 1 and AET 2 were selected, located along the left side of the controlled object. In the course of preloading, the values of the amplitude, RMSD, peak-to-peak, and energy parameter MARSE of the signals recorded by the AET 1 and AET 2 transducers were recorded (Fig. 2). After that, the dependences of the registered parameters were approximated by a linear function using the least squares method. The accuracy of the approximation was determined by the value of the correlation coefficient R. The value of the correlation coefficient for each parameter is shown in Table 1. The energy parameter MARSE was used as a control parameter, since the maximum correlation coefficient was observed for it (Fig. 3). The critical value of the control parameter was determined as the average value of the control parameter of signals from the growth of cracks in the process of loading objects made of the same material as the controlled object, which was 850 relative units with the AE system gain equal to 10. The deformation threshold was set equal to 5⋅σ, which was was 125 relative units. The value of σ was taken as the root-mean-square value of the readings of the strain-gauge system recorded for 60 seconds without external influence on the controlled object, which was 25 relative units. Loading was carried out by a series of 15 impacts of a load, a freely falling steel ball with a diameter of 6 mm and a mass of 1.2 g from a height of 100 to 1000 mm along a trajectory perpendicular to the plane of the object. Deformations caused by the impact of the load on the surface of the controlled object were recorded. By the shape of the deformation signal from the fall of the load, the period of natural oscillations of the controlled object was determined, which was 0.14 ms. Acceptance, registration and evaluation of the parameters of acoustic emission signals were carried out from the moment of the last excess of the deformation threshold, which was 132 relative units, recorded 6.4 ms after the moment of impact. Then the acoustic signals were digitized with a sampling frequency of 2 MHz, their preliminary processing and interference filtering. As a result of the experiment, 18 acoustic emission signals were recorded with the values of the control parameter from 850 to 2350 relative units, and the growth of a crack for a steel sheet with a visible defect was recorded at an impact force equivalent to a load falling from a height of 600 mm, which corresponded to 120% of the operating load. Therefore, the visible defect was confirmed by the proposed method, the controlled object was rejected. For a steel sheet without visible defects with an impact force equivalent to a load falling from a height of 800 mm, which corresponded to 150% of the operational load, no signals were recorded with a control parameter higher than a critical value, the controlled object was recognized as suitable. The experimental results are shown in Table 2.
Пример 2. Аналогичный эксперимент был проведен на стеклянных листах 200×300 мм, толщиной 3 мм без видимых дефектов и с видимыми дефектами типа трещина. По форме сигнала деформации от падения груза определяли период собственных колебаний контролируемого объекта, который составил 0,3 мс. Значения коэффициентов корреляции для каждого параметра приведены в таблице 1. В качестве контрольного параметра использовался энергетический параметр MARSE, так как для него наблюдался максимальный коэффициент корреляции. Критическое значение контрольного параметра определяли как среднее значение контрольного параметра сигналов от роста трещин в процессе нагружения объектов из того же материала, что и контролируемый объект, которое составило 460 относительных единиц при коэффициенте усиления АЭ системы равном 10. Для стеклянного листа с видимым дефектом были зарегистрированы 23 сигнала со значениями контрольного параметра от 460 до 1890 относительных единиц при нагрузке, эквивалентной падению груза с высоты 400 мм, что соответствовало 130% от эксплуатационной нагрузки. Следовательно, видимый дефект был подтвержден предложенным способом, контролируемый объект забракован. Для стеклянного листа без видимых дефектов были зарегистрированы 25 сигналов акустической эмиссии со значениями контрольного параметра от 460 до 1980 относительных единиц при нагрузке, эквивалентной падению груза с высоты 700 мм что соответствовало 150% от эксплуатационной нагрузки, видимых дефектов не было зафиксировано, но контролируемый объект был забракован. Результаты эксперимента приведены в таблице 2. Для зарегистрированных сигналов акустической эмиссии были выбраны наборы сигналов, для которых коэффициент достоверности аппроксимации удовлетворял условию R>0,9. Коэффициенты корреляции для выбранных наборов приведены в таблице 3. Таким образом, были образованы четыре кластера (фиг. 4). В ходе анализа сигналов, входящих в кластеры, было установлено, что источником сигналов кластера 1 являлся рост трещины, сигналов кластеров 2 и 3 - трение контролируемого объекта о зажим, кластера 4 - сигналы, вызванные воздействием стального шарика в процессе нагружения контролируемого объекта.Example 2. A similar experiment was carried out on glass sheets 200 × 300 mm, 3 mm thick, without visible defects and with visible defects such as a crack. By the shape of the deformation signal from the fall of the load, the period of natural oscillations of the controlled object was determined, which was 0.3 ms. The values of the correlation coefficients for each parameter are given in Table 1. The MARSE energy parameter was used as a control parameter, since the maximum correlation coefficient was observed for it. The critical value of the control parameter was determined as the average value of the control parameter of signals from crack growth during loading of objects made of the same material as the controlled object, which was 460 relative units with the AE system gain equal to 10. For a glass sheet with a visible defect, 23 signal with values of the control parameter from 460 to 1890 relative units at a load equivalent to a drop of a load from a height of 400 mm, which corresponded to 130% of the operating load. Therefore, the visible defect was confirmed by the proposed method, the controlled object was rejected. For a glass sheet without visible defects, 25 acoustic emission signals were recorded with the values of the control parameter from 460 to 1980 relative units at a load equivalent to a load falling from a height of 700 mm, which corresponded to 150% of the operational load, no visible defects were recorded, but the controlled object was rejected. The results of the experiment are shown in Table 2. For the registered acoustic emission signals, sets of signals were selected for which the approximation confidence factor satisfied the condition R> 0.9. The correlation coefficients for the selected sets are shown in Table 3. Thus, four clusters were formed (Fig. 4). In the course of the analysis of the signals included in the clusters, it was found that the source of the signals of cluster 1 was the growth of a crack, the signals of clusters 2 and 3 - the friction of the controlled object against the clamp, cluster 4 - the signals caused by the impact of a steel ball during the loading of the controlled object.
Так же были проведены экспериментальные исследования по динамическому нагружению плоских образцов, при которых в качестве контрольного параметра использовалась только амплитуда. Из-за значительной дисперсии акустико-эмиссионного сигнала происходило размытие переднего фронта, которое уменьшало значение амплитуды сигнала.Experimental studies on the dynamic loading of flat samples were also carried out, in which only the amplitude was used as a control parameter. Due to the significant dispersion of the acoustic emission signal, the leading edge was blurred, which reduced the value of the signal amplitude.
В отличие от прототипа, заявленный способ позволяет использовать параметр, который в большей степени зависит от характеристик источника акустической эмиссии для контролируемого объекта в тех или иных условиях контроля. Кроме того, способ позволяет проводить кластеризацию источников акустической эмиссии и определять сигналы, соответствующие источникам акустической эмиссии разного характера.In contrast to the prototype, the claimed method allows the use of a parameter that is more dependent on the characteristics of the acoustic emission source for the controlled object under certain control conditions. In addition, the method allows clustering of acoustic emission sources and determining signals corresponding to acoustic emission sources of a different nature.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145699A RU2727316C1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Method for acoustic emission control of structures |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019145699A RU2727316C1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Method for acoustic emission control of structures |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2727316C1 true RU2727316C1 (en) | 2020-07-21 |
Family
ID=71741125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019145699A RU2727316C1 (en) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Method for acoustic emission control of structures |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2727316C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4854172A (en) * | 1988-09-22 | 1989-08-08 | Regents Of The University Of California | Method and apparatus for measurement of density profiles in wood composites, using acoustic emission |
| US6360608B1 (en) * | 1995-10-31 | 2002-03-26 | Dunegan Engineering Consultants, Inc. | Transducer for measuring acoustic emission events |
| US9581570B2 (en) * | 2011-02-10 | 2017-02-28 | University Of South Carolina | Determination of the remaining life of a structural system based on acoustic emission signals |
| RU2667808C1 (en) * | 2017-12-19 | 2018-09-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of acoustic-emission diagnostics of critical parts of freight-car trucks at operation |
| RU2709414C1 (en) * | 2019-06-04 | 2019-12-17 | Алексей Николаевич Кузьмин | Method of recording and analyzing acoustic emission signals in a system for diagnostic monitoring of production facilities |
-
2019
- 2019-12-31 RU RU2019145699A patent/RU2727316C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4854172A (en) * | 1988-09-22 | 1989-08-08 | Regents Of The University Of California | Method and apparatus for measurement of density profiles in wood composites, using acoustic emission |
| US6360608B1 (en) * | 1995-10-31 | 2002-03-26 | Dunegan Engineering Consultants, Inc. | Transducer for measuring acoustic emission events |
| US9581570B2 (en) * | 2011-02-10 | 2017-02-28 | University Of South Carolina | Determination of the remaining life of a structural system based on acoustic emission signals |
| RU2667808C1 (en) * | 2017-12-19 | 2018-09-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" | Method of acoustic-emission diagnostics of critical parts of freight-car trucks at operation |
| RU2709414C1 (en) * | 2019-06-04 | 2019-12-17 | Алексей Николаевич Кузьмин | Method of recording and analyzing acoustic emission signals in a system for diagnostic monitoring of production facilities |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7546769B2 (en) | Ultrasonic inspection system and method | |
| D’Angela et al. | Acoustic Emission Entropy as a fracture-sensitive feature for real-time assessment of metal plates under fatigue loading | |
| JP6165908B1 (en) | Damage evaluation method and apparatus for composite materials | |
| CN105572229B (en) | Method for verifying the calibration of a non-destructive testing system for components and assembly | |
| RU2727316C1 (en) | Method for acoustic emission control of structures | |
| Martinez-Gonzalez et al. | Filtering of acoustic emission signals for the accurate identification of fracture mechanisms in bending tests | |
| Bacharz et al. | Analysis of destructive processes in unloaded early-age concrete with the acoustic emission method | |
| Michalcová et al. | Composite panel structural health monitoring and failure analysis under compression using acoustic emission | |
| RU2676219C1 (en) | Structures acoustic-emission control method | |
| Chaudhari et al. | Experimental investigation of crack detection in cantilever beam using vibration analysis | |
| KR101720150B1 (en) | Measuring device and method for monitoring of stress state in concrete by applying nonlinear resonant ultrasonic method with cross correlation technique | |
| RU2649081C1 (en) | Method for monitoring degradation of material structure and determining residual strength of article | |
| RU2210766C1 (en) | Procedure to conduct acoustic emission test with use of single-channel equipment | |
| Bashkov et al. | Stages of bending fatigue of titanium alloys and their identification by acoustic emission | |
| RU2747473C1 (en) | Method for predicting the resistance to cyclic loads of plate and belleville springs from spring steel | |
| Bekher et al. | Applying impact loading for revealing cracks in glass by acoustic emission method | |
| Sales et al. | Nondestructive evaluation of timber: the new Brazilian code for the design of timber structures | |
| RU2499244C1 (en) | Method to determine residual stresses and energy characteristics of gas thermal coatings | |
| RU2669432C1 (en) | Method for determining periodicity gas turbine engine part control | |
| Carboni et al. | A preliminary feasibility analysis about the structural health monitoring of railway concrete sleepers by acoustic emission and digital image correlation | |
| RU2469310C1 (en) | Method of predicting relaxation resistance of belleville springs | |
| Bobrov | Analysis of variations of the dynamic characteristics of acoustic-emission sources under static loading of metal specimens | |
| RU2445615C1 (en) | Method of determining breaking strength of material of article | |
| Yu et al. | Dual mode sensing of crack growth in steel bridge structures | |
| Burkov et al. | Lamb wave ultrasonic evaluation of welded AA2024 specimens at tensile static and fatigue testing |