Методы и устройства контроля технического состояния изделий по параметрам собственных колебаний на основе конечноэлементного моделирования и статистических критериев сравнения спектров

• Автор: Ваньков, Юрий Витальевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 398 с. : ил.

1. Состояние вопроса исследований

1.1. Акустические методы контроля

1.2. Низкочастотные методы контроля

1.2.1. Велосиметрический метод контроля

1.2.2 Импедансные методы контроля

1.2.3. Резонансные методы контроля

1.2.4 Определение дефектов по параметрам затухания колебаний

1.3. Обнаружение дефектов в сотовых и многослойных

конструкциях

1.4. Цель и задачи диссертации

2. Численное моделирование параметров колебаний конструкций

2.1. Собственные колебания сплошной ограниченной среды
2.2. Методы расчета частот колебаний изделий
2.3. Метод конечных элементов
2.3.1. Постановка задачи
2.3.2. Построение матрицы жесткости
2.3.3. Построение матрицы масс
2.3.4. Решение алгебраической задачи
2.3.5. Тестовые расчеты
2.4. Расчет дефектных и бездефектных стержней
2.5. Расчет частот колебаний годных и дефектных осей
железнодорожных вагонов
2.6. Расчет частот колебаний годных и дефектных колес
железнодорожных вагонов
2.7. Численный расчет методом конечных элементов амплитуд
собственных колебаний дефектных и бездефектных колес грузовых вагонов при их импульсном возбуждении

2.8. Построение математической модели колебаний корпуса камеры 132 сгорания ГТД НК-8-2у с дефектом и без дефекта
2.9. Учет взаимодействия контролируемой конструкции с
оснасткой дефектоскопа
Выводы по второй главе
3 Информационно-измерительная система
3.1 Неразрушающий контроль как информационный процесс
3.2. Этапы развития систем контроля по параметрам колебаний
конструкций
3.3. Особенности построения информационных систем для задач
неразрушающего контроля
3.4. Принцип построения информационной системы
диагностирования низкочастотными акустическими методами
3.4.1 Сравнение амплитудных спектров с использованием
статистических методов
3.4.2 Проверка статистических гипотез
3.4.3. Ранговые критерии сравнения данных экспериментов
3.5. Общие положения оценки состояния изделия
3.5.1. Оценка технического состояния изделия
3.5.2. Описание пакета прикладных программ
3.5.3. Численные и статистические параметры используемые в
программе анализа спектров
3.5.4. Алгоритмы вычисления статистических оценок и построения
их доверительных интервалов используемых в программе
3.5.5. Проверка работоспособности критериев сравнения спектров
4. Исследование тонкостенных конструкций
4.1. Корпус камеры сгорания ГТД НК-8-2у
4.2. Разработка экспериментальной установки и системы измерений
4.2.1. Акустический измерительный комплекс
4.2.2. Система обработки сигналов
4.2.3. Погрешность результатов измерений
4.2.4. Экспериментальная установка

4.2.5. Методика измерений
4.3. Экспериментальные исследования акустических характеристик 219 продольных сварных швов камер сгорания
4.3.1. Экспериментальные исследования акустических характеристик 222 бездефектных сварных швов
4.3.2. Экспериментальные исследования акустических характеристик 231 дефектных сварных швов корпусов КС двигателя НК-8-2у
4.4. Влияние «демпфирующей» рамки на увеличение разрешающей 233 способности метода
Выводы по 4 главе
5. Экспериментальные исследование элементов колесных пар 244 железнодорожных вагонов
5.1. Измерительный диагностический комплекс
5.2. Отработка методики обнаружения дефектов на стержнях
5.3. Исследование колесных пар железнодорожных вагонов
5.3.1. Диагностика осей колесных пар железнодорожных вагонов
* 5.3.2. Исследование колес железнодорожных вагонов
Выводы по 5 главе
6. Примеры применения информационно-измерительной системы
6.1. Обнаружение дефектов в заготовках лопаток турбины
6.2. Контроль многослойных и сотовых конструкций
6.2.1. Регистрация и обработка сигналов
6.2.2. Экспериментальные исследования образцов с дефектами типа 296 «плоскодонное» отверстие
^ 6.2.3. Исследование влияния глубины залегания дефектов на
изменение значений параметров сравнения спектров
6.2.4. Обнаружение «непроклея» в слоистых пластиках
6.3. Обнаружение коррозионного поражения металлов
Заключение
Литература
Приложение
1.9. Трещина в нем была имитирована пропилом на боковой поверхности в центре стержня. Она может быть ориентирована в двух направлениях по отношению к направлению колебаний. На рис. 1.16 показан вид с торца этого стержня в двух положениях. Метод обнаружения трещин состоит в измерении резонансных частот основного вида колебаний после установления стержня в направлениях А и В. В табл. 1.5 даны результаты измерений для различных глубин трещины. Различие в частотах собственных колебаний при ориентации трещины в положениях А и В увеличивается с глубиной трещины. Если трещина находится ближе к одному концу стержня, то различие в частотах должно уменьшаться. При работе с изгибными колебаниями в стержнях без трещин с примерно квадратным поперечным сечением обнаруживаются иногда две резонансные частоты, лежащие близко одна от другой. Это явление происходит потому, что сечение стержня не точно квадратное. В большинстве случаев при возбуждении колебаний в одном направлении получаются также компоненты движения в других направлениях. В этом случае одна резонансная частота возникает из-за колебания в направлении толщины, а другая — из-за колебания в направлении ширины.
Другой метод обнаружения трещин состоит в измерении отношения частоты гармоники к частоте основных колебаний. Например, для хонинговального бруска частота /} первой гармоники сравнивается с частотой /2 основного изгибного вида колебаний.
I I
1 г

Рис. 1.16. Расположения трещин, имитированных пропилом (пунктирная линия), с указанием направлений колебаний (стрелка) при контроле абразивных брусков