Неразрушающий акустический контроль качества материалов и изделий методами свободных и вынужденных колебаний : Методология, средства, технология

• Автор: Московенко, Игорь Борисович
• Шифр специальности: 05.02.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 251 с. : ил

Оглавление
Введение
Глава 1. Современное состояние методов и средств неразрушающего акустического контроля, основанных на измерении частот собственных колебаний (ЧСК)

1.1. Анализ теоретических основ метода

1.2. Приборы и устройства, реализующие методы свободных и вынужденных

колебаний

1.3. Современные тенденции развития методов и средств, основанных на

измерении ЧСК

1.4. Постановка задач исследования

Глава 2. Теоретическо-экспериментальное обоснование метода свободных и

вынужденных колебаний для контроля качества изделий различных форм и размеров
2.1. Анализ спектра ЧСК с использованием известных уравнений теории
колебаний
2.2. Анализ спектра ЧСК с использованием результатов экспериментальных
исследований
2.2.1. Методика и аппаратура для исследования частотных спектров изделий
2.2.2. Определение коэффициентов формы (КФ) путем построения дисперсионных зависимостей
2.2.3. Определение КФ путем моделирования объекта контроля или изготовления специальных образцов из реальных изделий
2.3. Разработка метрологического и программного обеспечения для анализа
спектра ЧСК и определения КФ изделий различных форм и размеров
Глава 3. Разработка принципов построения средств НК, основанных на измерении

3.1. Основные требования, предъявляемые к средствам акустического
контроля, основанным на использовании методов свободных и вынужденных колебаний
3.2. Приборы, реализующие метод свободных колебаний
3.3. Приборы, реализующие метод вынужденных колебаний
3.4. Метрологическое обеспечение контроля
Глава 4. Обоснование методологии неразрушающего контроля изделий
конкретных форм и размеров
4.1. Изделия типа цилиндров и дисков с центральным осевым отверстием
(абразивные круги)
4.2. Изделия типа дисков без отверстия

4.3. Изделия типа стержней и пластин
4.4. Изделия произвольной формы
4.5. Методики выявления внутренних неоднородностей и
макродефектов
Глава 5. Экспериментальная отработка и опытно-промышленное применение
разработанных методов и средств контроля качества натурных изделий
5.1. Абразивные изделия
5.2. Углеродные изделия
5.3. Огнеупорные изделия
5.4. Изделия из высокопрочной керамики и синтетических высокотвердых
материалов
5.5. Заготовки и изделия из чугуна
5.6. Определение упругих констант материалов
5.7. Дефектоскопия изделий
Глава 6. Основные направления дальнейшего развития акустического метода
контроля, основанного на измерении ЧСК
Заключение
Выводы
Список использованной литературы
Приложения
Введение
При расчете, проектировании, испытаниях и эксплуатации станков, машин, приборов, инженерных сооружений необходимо знание их частот собственных колебаний (ЧСК). Частота собственных колебаний является расчетным параметром при определении модулей упругости конструкционных материалов, применяемых в машиностроении, при проектировании чувствительных (упругих) элементов измерительных приборов, разработке эластомеров, приборов для неразрушающего контроля (НК) физикомеханических свойств материалов и изделий и т.п. [6, 20, 43, 47, 56, 86, 88] Измерение этих параметров представляет собой важную техническую проблему.
В последние годы наибольшее распространение получили динамические методы определения частот собственных колебаний, которые по способу возбуждения колебаний в объектах измерения можно разделить на две большие группы: метод вынужденных и метод свободных колебаний.
На рис. 1 показана схема классификации акустических методов неразрушающего контроля (НК), в т.ч. основанных на определении частот собственных колебаний [18].
В настоящей работе рассмотрены интегральные акустические методы НК, основанные на определении ЧСК, с использованием, как свободных, так и вынужденных колебаний. Расширение практического применения этих методов в промышленности определяется успехами, достигнутыми в области исследования колебательных процессов в изделиях различных форм и размеров, в результате чего стало возможным в частности производить расчеты колебаний в изделиях, представляющих собой переходные случаи от диска к стержню, причем, как при наличии внутреннего центрального отверстия, так и без него. Именно такую форму имеет большое число изделий в машиностроении, таких как втулки, кольца, оси, абразивные и алмазные круги, цилиндрические заготовки режущих инструментов из новых сверхтвердых материалов и т. п.

тонкую соединительную проволоку. Общий вид приемоизлучающих систем, использующих пьезоэлектрические и электромагнитные преобразователи, приведен на рис. 1.14 и 1.15, соответственно. Общий вид основного электронного блока прибора показан на рис. 1.16.
ив ................ —........—......... ■'■»■■■«'II'
Рис. 1.14 Приемоизлучающая система с пьезоэлектрическими преобразователями
Рис. 1.15 Приемоизлучающая система с электромагнитными
преобразователями
На рис. 1.17 приведено температурное устройство, позволяющее производить испытание образцов стержневого типа в диапазоне температур от — 190° С до +200° С. На рис. 1.18 представлена специальная печь, предназначенная для испытания стержневых образцов с максимальным диаметром 15 мм и длиной 100—170 мм при температурах до 1000° С. Время разогрева печи до максимальной температуры составляет порядка двух часов. Кроме указанных температурных устройств с прибором фирма поставляла устройство, аналогичное приведенному на рис. 1.17, позволяющее проводить сравнительные испытания двух образцов с одновременным измерением модулей упругости и затухания материалов, из которых они изготовлены. Подобные температурные устройства в сочетании с основным блоком прибора позволяют исследовать целый ряд важных физико-