способ определения места появления трещин
Классы МПК: | G01N27/20 обнаружение локальных дефектов |
Автор(ы): | Гейтенко Е.Н., Ерисов С.Л., Гадалин Н.И. |
Патентообладатель(и): | Самарский государственный аэрокосмический университет |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-05-27 публикация патента:
30.01.1994 |
Использование: диагностика механического состояния конструкций. Сущность изобретения: для определения места появления трещин в элементах конструкций на поверхности элемента предварительно укрепляют через изоляционную прокладку протяженные элементы проводящей фольги и объединяют в суммарные ветви таким образом, что объединяющий элемент ветви образует старшую ступень разветвления, объединяемые им элементы образуют следующую ступень разветвления и так далее, до окончания ветви. На элементы младшей ступени ветви подают весовые токи, сформированные со значениями, отличными для каждого элемента младшей ступени, на объединяющем элементе ветви измеряют суммарный ток и сравнивают его с известным значением тока целой ветви. Разницу токов сравнивают с величинами токов, протекавших через элементы всех ступеней ветви, и по результату сравнения регистрируют элементы, на которых есть ток, как целые, а остальные характеризуют место появления трещин. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТА ПОЯВЛЕНИЯ ТРЕЩИН, заключающийся в том, что электрические токи пропускают через элементы проводящей фольги, которые предварительно закрепляют через изоляционную прокладку на испытуемой поверхности, и определяют место появления трещин по изменению электрического тока, проходящего через элементы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения, элементы проводящей фольги объединяют в систему, состоящую из концевых элементов, соединенных между собой суммирующими элементами, подают весовые токи на концевые элементы со значениями, отличными для каждого из них, измеряют суммарный ток на суммирующих элементах, сравнивают его с заданным суммарным значением тока и по результату сравнения определяют место нахождения трещин.Описание изобретения к патенту
Способ определения времени и места появления трещин на поверхностях конструкций относится к диагностике механического состояния конструкций. Преимущественной областью применения способа является техника испытаний материалов и конструкций. Известен способ изучения кинетики развития трещин c помощью датчика из электропроводящей бумаги после ее наклеивания на исследуемый объект и сушки. Электросопротивление бумаги составляет 220-300 Ом/м. Увеличивающееся по мере продвижения трещины и соответствующего разрыва бумаги электросoпротивление регистрируется. Наиболее близким решением к предлагаемому способу является способ регистрации трещин, при котором используют гребенчатый тензодатчик, нити которого располагают перпендикулярно предполагаемому направлению распространения трещин. Тензонити объединяют с одной стороны и на общий вывод подают заданное напряжение. С другой стороны на каждой из тензонитей контролируют напряжение посредством соответствующего согласующего усилителя и многоканального регистратора. Обрыв тензонити фиксируют по пропаданию напряжения на соответствующем канале регистрации и отмечают наработанное количество циклов нагружения [1] . Этот способ регистрации трещин позволяет определить место появления трещин только по одной координате. Цель изобретения - повышение точности определения места появления трещин путем введения дополнительной координаты измерения. Поставленная цель достигается тем, что по способу определения времени и места появления трещин, заключающемуся в том, что электрические токи пропускают через лепестки проводящей, фольги, которые предварительно укрепляют через изоляционную прокладку на поверхности элемента конструкции, а время и место появления трещин определяют по пропаданию электрического тока через лепесток, разрушенный в результате ее появления, производят объединение лепестков датчика в древовидные ветви. При этом объединяющий лепесток ветви образует старшую ступень ветвления, а объединяемые им лепестки - следующую ступень ветвления и так далее до окончания ветви. С помощью источника питания формируют весовые токи, значения которых выбирают пропорциональными членам степенного ряда. Показатели членов степенного ряда ставят в соответствующие координатам лепестков младшей ступени ветви датчика. Весовые токи подают на лепестки младшей ступени ветви в соответствии с их координатами и на объединяющем лепестке ветви токи суммируют. Полученный суммарный ток измеряют и сравнивают с током, соответствующим целой ветви датчика. Неравенство токов характеризует появление трещин. Разницу между токами сравнивают с токами, соответствующими лепесткам ветви. По результату сравнения лепестки, на которых есть ток, регистрируют, как целые. Координаты остальных лепестков характеризуют место появления трещин. Для повышения точности определения координат места появления трещин в случаях, когда происходит попадание тока на нескольких лепестках, объединенных в участок с несколькими ступенями разветвления, проводят дополнительное измерение. В этом участке, на лепестке младшей ступени с наименьшим весовым током, отключают входной весовой ток. На этом же лепестке измеряют ток, полученный в результате суммирования оставшихся весовых токов. Значение суммарного тока сравнивают с известным значением тока, соответствующим целой ветви. По разнице токов определяют целые лепестки. Вновь выявленные целые лепестки суммируют с ранее определенными. Оставшаяся часть ветви датчика характеризует место появления трещин. В случае, когда в этой части остались ступени ветвления, отключают входной весовой ток следующего по значению весового тока (координате) лепестка, измеряют на нем суммарный ток и так далее, пока в этом участке не останется ступеней разветвления или не определят суммарный ток на всех лепестках младшей ступени данного участка ветви датчика. Координаты оставшихся лепестков характеризуют место появления трещин. В научно-технической и патентной литературе предложенная совокупность существенных признаков не обнаружена, что позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "существенные отличия". На фиг. 1 и 2 показаны два варианта датчиков трещин с лепестками, образующими древовидные ветви; на фиг. 3 представлена структурная схема одного из вариантов системы наблюдения трещин для осуществления предлагаемого способа. На фиг. 1 и 2 изображены фольговые датчики трещин с лепестками, образующими ветви древовидной формы, имеющие три ступени разветвления с коэффициентом разветвления 2 (каждый лепесток старшей ступени разветвления объединяет два лепестка предыдущей ступени). У датчика, представленного на фиг. 2, старшие суммирующие лепестки ветвей объединены в центре датчика (пунктирная линия ограничивает площадь, контролируемую датчиком, а выводы лепестков, являющихся окончаниями ветвей датчика, показаны темными линиями). Система контроля трещин (фиг. 3) содержит последовательно соединенные источник 1 формирования весовых токов и аналоговый коммутатор 2, выводы которого соединены с датчиком 3. К коммутатору 2 также подключен аналого-цифровой преобразователь 4, выводы которого соединены с ЭВМ 6. Управляющие входы аналогового коммутатора 2 посредством контроллера 5 подключены к ЭВМ 6. Предлагаемый способ определения времени и места появления трещин заключается в следующем. В зоне предполагаемого появления трещин размещают, например, датчик трещин (фиг. 1), лепестки которого объединены в древовидные ветви. Каждый лепесток ветви в таком датчике имеет свои координаты YУХn, где n - номер ветви, х = 0,1. . . , Ху - 1 - координата лепестка ветви по горизонтали, Ху - число лепестков в ступени у; у = 0,1,2. . . Y-1 - координата лепестка по вертикали, Y - число ступеней разветвления. Например, лепесток с координатами Y021 - является вторым слева лепестком в младшей ступени первой ветви датчика. Лепесток старшей ступени ветви, например, датчика 3 (фиг. 3) объявляют суммирующим. На лепестки младшей ступени в соответствии с их координатами (х) с источника 1 тока подают весовые токи, значения которых выбирают пропорциональными членам степенного ряда с основанием два. Тогда на лепестке первой ветви с координатами Yoi1 ток будет равным Ioi1 = Ik![способ определения места появления трещин, патент № 2006846](/images/patents/467/2006017/729.gif)
![способ определения места появления трещин, патент № 2006846](/images/patents/467/2006846/2006846t.gif)
![способ определения места появления трещин, патент № 2006846](/images/patents/467/2006038/215.gif)
![способ определения места появления трещин, патент № 2006846](/images/patents/467/2006017/729.gif)
![способ определения места появления трещин, патент № 2006846](/images/patents/467/2006017/729.gif)
![способ определения места появления трещин, патент № 2006846](/images/patents/467/2006017/729.gif)
![способ определения места появления трещин, патент № 2006846](/images/patents/467/2006003/916.gif)
![способ определения места появления трещин, патент № 2006846](/images/patents/467/2006003/916.gif)
![способ определения места появления трещин, патент № 2006846](/images/patents/467/2006019/931.gif)
![способ определения места появления трещин, патент № 2006846](/images/patents/467/2006003/916.gif)
![способ определения места появления трещин, патент № 2006846](/images/patents/467/2006003/916.gif)
Класс G01N27/20 обнаружение локальных дефектов