SU1735761A1

SU1735761A1 - Acoustic emission method of strength checking

Info

Publication number: SU1735761A1
Application number: SU894769559A
Authority: SU
Inventors: Сергей Григорьевич Никольский; Игорь Степанович Гилев; Татьяна Сергеевна Степанянц; Екатерина Петровна Смирная; Владимир Олегович Бормоткин; Игорь Алексеевич Миронов
Original assignee: Всесоюзный научно-исследовательский технологический институт энергетического машиностроения
Priority date: 1989-10-23
Filing date: 1989-10-23
Publication date: 1992-05-23

Abstract

Изобретение предназначено дл неразрушающего контрол прочности изделий из хрупких оптических материалов - оптической керамики, ситаллов, стекол Цель способа - обеспечение качества изделий за счет сохранени оптических свойств прозрачных изделий в процессе нагружени при неразрушающем контроле прочности с использованием акустической эмиссии (АЭ)0 Цель достигаетс установлением коррел ции между нагрузкой, при которой достигаетс эталонна длительность непрерывной АЭ, и нагрузкой, разрушающей изделие Способ позвол ет оценивать дл изделий критическую нагрузку по оптическим свойствам и по механической целостности. § ЛThe invention is intended for non-destructive testing of the strength of products made of fragile optical materials - optical ceramics, glass ceramics, glasses. The purpose of the method is to ensure the quality of products by maintaining the optical properties of transparent products during loading with non-destructive testing of strength using acoustic emission (AE). between the load at which the reference duration of the continuous AE is achieved, and the load that destroys the product. The method allows s critical load for manufacturing the optical properties and mechanical integrity. § L

Description

Изобретение относитс к неразрушающему контролю и может быть использовано дл контрол прочности изделий из хрупких оптически прозрачных материалов: оптической керамики, ситаллов , стекол„The invention relates to non-destructive testing and can be used to control the strength of products made of fragile optically transparent materials: optical ceramics, glass ceramics, glasses.

Способы (1 и 2) предусматривающие регистрацию нагрузки и акустической эмиссии (АЭ) при деформации и разгрузке издели , в отличие от других АЭ способов позвол ют количественно оценить прочность изделий с учетом повреждени при контрольном испытании, При использовании подобных способов проще всего проводить разгрузку после каждого сигнала АЭ, при отсутствии АЭ в процессе разгрузки вновь нагружать изделие до очередного сигнала АЭMethods (1 and 2) involving the registration of load and acoustic emission (AE) during deformation and unloading of the product, unlike other AE methods, allow us to quantify the strength of products with regard to damage during control testing. When using such methods, it is easiest to unload after each AE signal, in the absence of AE in the process of unloading re-load the product to the next signal AE

и прекращать контрольное испытание при наличии АЭ в процессе разгрузкиand stop the control test in the presence of AE in the process of unloading

Недостаток такого решени - продолжительность испытаний из-за большого количества холостых разгрузок. Дл устранени этого недостатка целесообразно ввести операцию по предварительному определению эталонных параметров АЭ в процессе нагружени , при достижении которых может быть АЭ в процессе разгрузки Иногда при достижении этих параметров в процессе разгрузки АЭ может и не быть, например, в том случае, если разгрузка спровоцирована случайной наводкой, но в общем случае введение такой предварительной операции значительно сокраща JThe disadvantage of this solution is the duration of the tests due to the large number of idle discharges. To eliminate this drawback, it is advisable to introduce an operation to preliminarily determine the reference parameters of the AE during loading, upon reaching which there can be AE during the unloading process. Sometimes, when these parameters are reached during the unloading process, AE may not be, for example, if the unloading is triggered by an accidental aiming, but in the general case the introduction of such a preliminary operation significantly reduces J

оз ел 1ate 1

оэoh

,- ,,

317317

ет продолжительность контрольных испытаний .em duration control tests.

Наиболее близким вл етс способ (3) заключающийс в том, что, регистриру нагрузку, а также АЭ при нагру жении и разгрузке, предварительно при монотонном нагружении до разрушени вы сн ют интенсивность стабильной акустической эмиссии, предшествующей катастрофическому разрушению, соотношение нагрузок в момент возникновени этой стабильной АЭ и в момент катастрофического разрушени , а при контрольном испытании издели разгрузку начинают по достижении интенсивности стабильной A3 и суд т о последующей прочности издели по максимальной нагрузке при контрольном испытании„The closest is the method (3) that, by registering the load, as well as AE during loading and unloading, the intensity of stable acoustic emission preceding the catastrophic destruction, the ratio of loads at the moment of this occurrence, is removed before the load is monotonically loaded. stable AE and at the time of catastrophic destruction, and in the course of control testing of the product, unloading begins when the intensity reaches stable A3 and the subsequent strength of the product is judged by the maximum load test

Недостаток прототипа состоит в том что повышение нагрузки до возникновени стабильной АЭ приводит к ухудшению качества издели из-за снижени оптических свойств прозрачных материалов , т.е. к по влению в материале светорассеивающих дефектов от зарождающихс микротрещин.The disadvantage of the prototype is that increasing the load before the appearance of a stable AE leads to a deterioration in the quality of the product due to a decrease in the optical properties of transparent materials, i.e. The appearance of light scattering defects in the material from incipient microcracks.

Цель изобретени - обеспечение качества издели при контроле за сче сохранени оптических свойств прозрачных изделийсThe purpose of the invention is to ensure the quality of the product while monitoring the retention of the optical properties of transparent products.

Цель достигаетс тем, что изделие нагружают, затем разгружают, при нагружении и разгрузке регистрируют сигналы акустической эмиссии и максимальную нагрузку, нагружение провод т до по влени сигналов акустической эмиссии, характеризующихс эталонными параметрами, а о прочности издели суд т по максимальной испытательной нагрузке при условии наличи сигналов акустической эмиссии при разгрузке, предварительно определ ют эталонную длительность непрерывной акустической эмиссии по максимальной нагрузке, при которой изделие еще сохран ет опти- ческую кондиционность, характеризующуюс раскрытием трещин в пределах не более 5000 А, а при контроле нагружение производ т до по влени непрерывной акустической эмиссии с дли- тельностью не менее эталонной. Основой изобретени вл ютс экспериментально установленные факты: 1„ С уве- /чичением нагрузки длительность непрерывной АЭ, вызванной ммкрорастрески- ванием, увеличиваетс , 2. После раз- грузки микротрещины можно увидеть с помощью оптического микроскопа лишьThe goal is achieved by loading the product, then unloading, loading and unloading record acoustic emission signals and the maximum load, loading is carried out until acoustic emission signals occur, which are characterized by reference parameters, and the strength of the product is judged by the maximum test load. acoustic emission signals during unloading, the reference duration of continuous acoustic emission is predetermined by the maximum load at which the product is still an optically conditionally, harakterizuyuschuyus opening cracks within not more than 5000 A, and under the control of the loading is produced T until a continuous acoustic emission pulse duration of not less than the reference. The basis of the invention is the experimentally established facts: 1 “With the increase in load, the duration of continuous AE caused by the growth of cracks increases, 2. After unloading the microcrack, it can be seen with an optical microscope

5five

35763576

и j , and j,

, 20 25, 20 25

ет em

ь35 и в ® й и 45 у50 - 55 1 35 and in ® th and 45 y50 - 55 1

30thirty

1А1A

тогда, когда толщина светового клина в ее вершине достигнет длины волны видимого света, т„е„ 5000 А, по вление таких трещин сопровождаетс непрерывной АЭ в течение 3-Ц с0 Зо При наличии в процессе нагружени менее продолжительной непрерывной АЭ (1-3 с) уже наблюдаетс АЭ при разгрузке и коррел ци между нагрузкой, отвечающей ка кой-то длительности непрерывной АЭ, и разрушающей нагрузкой при последующем монотонном нагружении „ Ц Эта коррел ци тем теснее, чем длительнее непрерывные сигналы АЭ,when the thickness of the light wedge at its apex reaches the wavelength of visible light, t 5000 ° A, the appearance of such cracks is accompanied by continuous AE for 3-C с0 Зо If there is a shorter continuous AE in the process of loading (1-3 s ) AE is already observed during unloading and correlation between the load, which corresponds to some kind of continuous AE duration, and the breaking load under the subsequent monotonic loading “C” This correlation is the closer, the longer the continuous AE signals,

Способ реализуют следующим образом ,The method is implemented as follows

Образец материала монотонно нагружают со скоростью, обеспечивающей катастрофическое разрушение через 0-300 .с, и регистрируют на осциллограмме нагрузку, а также интенсивность АЭ N, например, с помощью прибора АФ-15. После того, как длительность непрерывной A3 начинает возрастать с увеличением нагрузки, образец периодически разгружают и провер ют его оптическую кондиционность, например, по ГОСТ 3522-81 или ГОСТ 23136-78. Таким образом регистрируют максимальную длительность Д(с) непрерывной АЭ, при которой еще сохран етс оптическа кондиционность образца, Затем испытывают выборку образцов до возникновени непрерывной АЭ с длительностью Д , разгружают образцы, убеждаютс в наличии АЭ при разгрузке, довод т образцы до разрушени и определ ют отношение М разрушающей нагрузки и макси1- мальной в предварительном нагружении до возникновени непрерывной АЭ с длительностью U . Если при разгрузке АЭ не наблюдалось, то предварительное нагружение повтор ют, регистриру непрерывную АЭ длительностью Д уже при более высокой нагрузке„ При контроле издели нагрузку увеличивают до возникновени непрерывной АЭ длительностью Д и наличи АЭ при разгрузке,, Разрушающую нагрузку при последующем нагружении определ ют умножением на М максимальной нагрузки при контрольном- испытании,,A sample of the material is monotonically loaded at a speed that provides catastrophic destruction through 0-300. S, and the load and intensity of AE N are recorded on the oscillogram, for example, using an AF-15 device. After the duration of continuous A3 begins to increase with increasing load, the sample is periodically unloaded and its optical conditionality is checked, for example, according to GOST 3522-81 or GOST 23136-78. Thus, the maximum duration D (s) of continuous AE is recorded, at which the optical condition of the sample is still preserved. Then a sample is tested before the occurrence of continuous AE with duration D, the samples are unloaded, the presence of AE is assured upon unloading, the samples are brought to destruction and determined The ratio M is the breaking load and the maximum in the preload before the appearance of a continuous AE with duration U. If, when unloading, AE was not observed, then preloading is repeated, registering continuous AE with a duration D even at a higher load. When testing the product, the load is increased until the occurrence of continuous AE with duration D and the presence of AE during unloading, the Destructive load at subsequent loading is determined by multiplication on M maximum load test-test ,,

Способ реализовали при определении предельной сосредоточенной нагрузки дл полусферических оболочек из оптической керамики КО-12 Значение Л , которое оказалось равным 3 с, определ ли при изгибе образцов. На этих же tThe method was implemented in determining the maximum concentrated load for hemispherical shells of optical ceramic KO-12. The value of L, which turned out to be 3 s, was determined during bending of the samples. On the same t

toto

5173576151735761

рбрфзцах получили М 2,2. Дл 30 оболочек запрогнозировали разрушающую нагрузку с использованием предложенного способа. После контрольных испыта-| ний ни на одной из оболочек не было зарегистрировано потери оптической однородности (ухудшение категории по наличию микротрещин, пузырей, включений в соответствии с ГОСТ 23136-78, ГОСТ 3522-81). Сопоставив значени запрогнозированных и фактических разрушающих нагрузок-убедились в том, что предложенный способ позвол ет без нарушени оптической кондиционности изделий определ ть, разрушающую нагрузку с точностью 7% (при доверительной веро тности 0,95)Rbrfztsah received M 2.2. For 30 shells, a breaking load was predicted using the proposed method. After the control test- | No optical uniformity losses were recorded on any of the shells (deterioration of the category of microcracks, bubbles, inclusions in accordance with GOST 23136-78, GOST 3522-81). Comparing the values of the predicted and actual destructive loads, we were convinced that the proposed method allows us to determine the destructive load with an accuracy of 7% (with a confidence probability of 0.95)

Нагрузка, при которой уже удавалось зарегистрировать по вление микро- 20 трещин оптическим путем, превышала на 10-15% нагрузку, инициирующую вспышку АЭ длительностью Д. ,чThe load at which it was already possible to detect the occurrence of micro-20 cracks by optical means exceeded by 10-15% the load initiating the AE flash with a duration of D., h

Таким образом, предложенный способ позвол ет оценивать дл издели критическую нагрузку по оптическим свойствам и по механической целостности , что чрезвычайно важно дл конструкционных оптических материалов.Thus, the proposed method allows the critical load for a product to be measured by optical properties and mechanical integrity, which is extremely important for structural optical materials.

1515

т 25 т н п тt 25 t n p t

1one

4four

Claims

The invention of the acoustic emission method of controlling the strength of products from fragile

the product is loaded, then unloaded, the acoustic emission signals and the maximum load are recorded during loading and unloading, the loading is carried out until acoustic emission signals characterized by reference parameters appear, and the strength of the product is judged by the maximum test load provided that there are acoustic emission signals at unloading , characterized in that, in order to ensure the quality of the product under control by preserving the optical properties of transparent products

The continuous maximum acoustic emission duration at maximum load, at which the product still retains optical conditionality, characterizing crack opening within not more than 5000 A, and during control, loading is carried out until a continuous acoustic emission appears with a duration of not less than the reference one.