Разработка методов кластеризации для повышения надежности контроля дефектов при акустико-эмиссионной диагностике сварных соединений в процессе сварки и остывания сварного шва

• Автор: Канифадин, Кирилл Владимирович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 158 с. : ил.

ТЕМА: «РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ КЛАСТЕРИЗАЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ ПРИ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОЙ ДИАГНОСТИКЕ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ В ПРОЦЕССЕ СВАРКИ И ОСТЫВАНИЯ СВАР-
НОГО ШВА»

Основные сокращения

ВВЕДЕНИЕ

1 ЗАДАЧИ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

1.1. Особенности контроля сварных соединений методом акустической эмиссии

1.2. Акустико-эмиссионный контроль сварного шва в момент сварки

1.3. Задачи исследования

2 РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ КЛАСТЕРИЗАЦИИ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ТОЧНОСТИ И СОКРАЩЕНИЯ ВРЕМЕНИ ЛОКАЛИЗАЦИИ ИСТОЧНИКОВ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

2.1. Разработка метода кластеризации по скорости нарастания переднего

фронта сигнала акустической эмиссии
2.2. Разработка метода кластеризации по набору параметров сигналов акустической эмиссии
2.3. Оценка степени опасности дефектов по совокупности временных характеристик кластеров сигналов акустической эмиссии
Выводы по главе
3 РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОГО КОНТРОЛЯ СВАРНОГО ШВА В ПРОЦЕССЕ СВАРКИ И ОСТЫВАНИЯ
3.1. Разработка методики локализации и контроля качества сварного шва в процессе остывания с использованием акустической эмиссии
3.2. Разработка способа акустико-эмиссионного контроля качества сварного шва в процессе сварки
3.3. Влияние температуры на характеристики пьезопреобразователей и погрешность локализации сигналов акустической эмиссии
3.4. Разработка методики браковки дефектных сварных швов по энергетическим параметрам
Выводы по главе
4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДИК НА ОСНОВЕ КЛАСТЕРНОГО АНАЛИЗА ПРИ АКУСТИКО-ЭМИССИОННОМ КОНТРОЛЕ СВАРКИ И ПРОЧНОСТНЫХ ИСПЫТАНИЯХ ОБРАЗЦОВ
4.1. Исследование разрушения образцов из стеклопластика методом акустической эмиссии и тензометрии
4.2. Исследование прочностных характеристик сварного шва с использованием метода акустической эмиссии
4.3. Использование разработанной методики для акустико-эмиссионного контроля дефектов лазерной сварки титановых образцов
4.4. Использование метода акустической эмиссии для контроля дефектов сварки рельсов
Выводы по главе
ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНЫЕ СОКРАЩЕНИЯ
НК - неразрушающий контроль;
УЗ - ультразвук;
ОК - объект контроля;
АЭ - акустическая эмиссия;
ПАЭ - преобразователь акустической эмиссии; СКО - среднее квадратическое отклонение;
РВП - разность времен прихода;
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь;
АЦП - аналого-цифровой преобразователь;
ОЗУ - оперативное запоминающее устройство; КМ - композиционный материал;
АЧХ - амплитудно-частотная характеристика; НДС - напряженно-деформированное состояние.

сигналов АЭ, позволяющих в реальном времени выделять полезную информацию из общего объема регистрируемых данных. Фильтрация сигналов АЭ может быть выполнена за счет использования методов кластерного аняттиэа
Известные методы кластеризации позволяют эффективно разделять сигналы АЭ на сигналы от развивающихся дефектов и сигналы от помех и шумов. Однако их использование при фильтрации сигналов АЭ, зарегистрированных при сварке, оказалось неэффективным. Анализ показал, что применение известных методов кластеризации оправдано при обработке лишь небольшого объема информации, так как при этом требуется выполнять сложные математические операции. Их практическое применение для контроля сварки требует большого промежутка времени, что делает невозможным проведение АЭ-контроля в процессе сварки и остывания сварного шва. Поэтому при решении одной из главных задач, связанных с локализацией дефектов в момент сварки, возникла практическая необходимость разработки методов кластеризации, позволяющих выполнять фильтрацию сигналов за минимальное время без снижения точности локализации дефектов сварки.
Проведенные исследования показали, что при контроле сварных соединений в процессе сварки происходит непрерывное излучение сигналов АЭ. Это приводит к тому, что АЭ-система не справляется с большим объемом поступающей информации. Измерительные каналы системы переходят в состояние насыщения, в результате чего запись сигналов АЭ прекращается. После окончания сварки число источников сигналов АЭ уменьшается, и система снова начинает регистрировать сигналы. Однако это приводит к тому, что из получаемой картины локализации, а, следовательно, и из дальнейшего анализа исключаются сигналы АЭ, зарегистрированные не только в процессе сварки, но и частично от остывания некоторых участков сварного шва. Это объясняется тем, что в момент времени, когда одна часть сварного шва еще не сформирована, другая, уже сваренная часть, начинает остывать. Поскольку процесс сварки все еще продолжается, то сигналы из области остывания части сварного шва также не регистрируются. Такая проблема требует разработки