WO2021261981A1 - Способ выявления дефектов на гладкой поверхности - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к сфере дефектоскопии и может быть использовано для выявления различных дефектов (микротрещин, изломов, пробоин) на гладкой поверхности различных материалов (корпус лодки, трубы и трубопроводы, железнодорожные рельсы, промышленные цистерны и резервуары и др.). Техническим результатом является повышение точности выявления дефектов (микротрещин, изломов, пробоин) на гладкой поверхности различных материалов (корпус лодки, трубы и трубопроводы, железнодорожные рельсы, промышленные цистерны и резервуары и др.). Это достигается тем, что способ выявления дефектов на гладкой поверхности включает ультразвуковое воздействие на исследуемый участок поверхности с получением спектра (I)- оператора Лапласа исследуемого участка поверхности, определение теплового следа TrH ^Ω (t) для оператора Лапласа с граничными условиями Дирихле, вычисление коэффициента а0 и выявление дефектов путем нахождения углов на гладкой поверхности.

Description

СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ДЕФЕКТОВ НА ГЛАДКОЙ ПОВЕРХНОСТИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к сфере дефектоскопии и может быть использовано для выявления различных дефектов (микротрещин, изломов, пробоин) на гладкой поверхности различных материалов (корпус лодки, трубы и трубопроводы, железнодорожные рельсы, промышленные цистерны и резервуары и др.).

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Для выявления различных дефектов на материалах изготовления из уровня техники известно много способов.

Так, из DE 102005034768 А1 известен способ контроля рабочего состояния станка, позволяющий диагностировать критические состояния еще перед возникновением поломки и тем самым избежать расходов и затрат, вызванных повреждениями и незапланированными простоями. В известном способе вращающиеся компоненты станка, такие как роторы инструментальных шпинделей и шпинделей двигателей, насосов или вентиляторов, контролируются посредством датчика колебаний. Для этого датчик регистрирует низкочастотные колебания, чтобы обнаружить дисбалансы и/или колебания инструмента и обнаружить, например, плохо сбалансированный, неправильно закрепленный или изношенный инструмент. При этом анализ происходит графически на основе отдельных значений амплитуд сигналов при заданных частотах. Однако такой анализ отдельных низкочастотных колебаний, известный также из DE 10244426 D4 и 10340697 А1, лишь условно подходит для оценки процесса резания в отношении качества обработки заготовки. Из SU 165334 A1 известен способ ультразвуковой дефектоскопии и контроля свойств звукопроводящих материалов, основанный на определении изменения механического импеданса контролируемого изделия по силе реакции изделия на датчик, возбуждающий в нем упругие колебания, в котором с целью расширения области применения ультразвуковой дефектоскопии, определяют положение узлов и пучностей смешанной волны в упругом стержне датчика и амплитуды колебаний в узлах и пучностях, по которым вычисляют значения активной и реактивной составляющих входного сопротивления изделия.

Однако в данном аналоге достигается невысокая точность выявления дефектов (микротрещин, изломов, пробоин) на гладкой поверхности различных материалов.

Известен способ дистанционной диагностики магистральных трубопроводов, включающий облет и съемку участка трубопровода в видимом и инфракрасном диапазонах длин волн на маловысотном летательном аппарате с получением фото- и тепловизионных снимков исследуемого участка трубопровода и их последующей обработкой, в котором в качестве маловысотного летательного аппарата используют дирижабль с тепловизионным комплексом высокого разрешения, а обработку тепловизионных снимков проводят путем расчета и построения объемной модели плотности потока теплового излучения зон залегания трубопровода и объемной модели блоково-разломных структур, построения горизонтальных и латеральных срезов, вертикальных разрезов плотности потока теплового излучения зон залегания трубопровода и блоково-разломных структур и их дифференциальных трансформаций с последующей интерпретацией полученных материалов и составлением результативных карт /RU 2428722 С2, опубл. 10.09.2011 г./. Недостатком данного аналога является невысокая точность выявления дефектов (микротрещин, изломов, пробоин) на гладкой поверхности различных материалов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей изобретения является разработка усовершенствованного способа выявления дефектов на гладкой поверхности.

Техническим результатом является повышение точности выявления дефектов (микротрещин, изломов, пробоин) на гладкой поверхности различных материалов (корпус лодки, трубы и трубопроводы, железнодорожные рельсы, промышленные цистерны и резервуары и др.).

Это достигается тем, что способ выявления дефектов на гладкой поверхности, включающий ультразвуковое воздействие на исследуемый участок поверхности с получением спектра

- оператора Лапласа исследуемого участка поверхности, определение по спектру теплового следа, вычисление коэффициента а₀и выявление дефектов путем нахождения углов на гладкой поверхности, согласно изобретению, определение теплового следа Т гН^й (£) для оператора Лапласа с граничными условиями Дирихле проводят по формуле:

_ ay а^_1 4 W W)

а характеристика)

W - криволинейная многоугольная область на гладкой поверхности с конечным числом (N) углов величиной ^ак для & = Б

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Изобретение осуществляется следующим образом.

Процесс выявления дефектов на гладкой поверхности включает следующие этапы:

1) ультразвуковое воздействие на исследуемый участок поверхности;

2) получение спектра

_ оператора Лапласа исследуемого участка поверхности;

3) определение теплового следа TrH^a(t ) для оператора Лапласа с граничными условиями Дирихле проводят по формуле:

_ L{W) 1 ^— AΪG ( ) _ площадь поверхности W) W)

рова характеристика)

W - криволинейная многоугольная область на гладкой поверхности с конечным числом (N) углов величиной ^ак для к — 1, ..... N^,

4) вычисление коэффициента а_0;

5) выявление дефектов путем нахождения углов на гладкой поверхности.

W является криволинейной многоугольной областью (микротрещина, излом, пробоина) на гладкой поверхности с конечным числом (N) углов величиной а_к для к = 1, , Кк Тогда тепловой след, TrHⁿ(t), для оператора

Лапласа с граничными условиями Дирихле, удовлетворяет условию

TrHⁿ(t } = a^ί^-1 + a^_bί ^-1·' ² + + О ( г ²1 о g (£)) при г 0, где

Заявленное изобретение направлено на выявление дефектов на различных поверхностях (например, лодка, труба, цистерна и т.д.). К примеру, если имеется односвязная гладкая поверхность с гладкой границей, то расчетным методом можно определить коэффициент а₀ , из вышеуказанной формулы данный коэффициент будет равен 1/6. Допустим, произошло воздействие на поверхность и появилась трещина или деформация границы, что привело к появлению углов. Тогда, вышеупомянутый коэффициент а₀ увеличится. Тем самым, зная изменение коэффициента а₀, можно выявлять дефекты на стадии их образования. Для этого проводим следующие действия для выявления дефектов: при помощи звука находится спектр, {m*}^₌₁, оператора Лапласа; по спектру находим тепловой следа, по формуле:

вычисляем коэффициент а₀, далее по коэффициенту п₀ выявляется наличие углов (дефектов).

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ выявления дефектов на гладкой поверхности, включающий ультразвуковое воздействие на исследуемый участок поверхности с получением спектра £м*)к _ оператора Лапласа исследуемого участка поверхности, определение по спектру теплового следа, вычисление коэффициента а₀и выявление дефектов путем нахождения углов на гладкой поверхности, характеризующийся тем, что определение теплового следа 7гЯ (£) для оператора Лапласа с граничными условиями Дирихле проводят по формуле:

при -» 0, где

_ й) a^{_1 _} Л5Г (.4(Ώ) - площадь поверхности W) W)

рова характеристика)

W - криволинейная многоугольная область на гладкой поверхности с конечным числом (N) углов величиной ^ак для & = С —.N·