автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.13, диссертация на тему:Методика и прибор ударно-акустического контроля многослойных композиционных конструкций

На правах рукописи

Загретдинов Айрат Рифкатович

МЕТОДИКА И ПРИБОР УДАРНО-АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ МНОГОСЛОЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

05.11.13. - Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань-2013

005544908

005544908

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из приоритетных путей развития машиностроения является широкое применение многослойных композиционных конструкций, отличающихся при малой массе высокой прочностью, жесткостью, технологичностью и хорошими теплоизоляционными свойствами. Однако традиционные методы дефектоскопии, такие как ультразвуковой, магнитный, радиационный, вихретоковый, тепловой и прочие, оказались недостаточными для обнаружения дефектов многослойных конструкций. Наиболее перспективным для этих целей является ударно-акустический метод (метод свободных колебаний), чувствительность и достоверность которого во многом зависят от правильности выбора и оценки информативных критериев наличия дефектов, а также совершенства используемой измерительной системы.

Вышесказанное обуславливает актуальность расширения методической и инструментальной базы ударно-акустического контроля.

Объектом исследования является ударно-акустический метод контроля многослойных композиционных конструкций.

Предметом исследования являются методы возбуждения и приема упругих колебаний, обработки и анализа виброакустических сигналов, а также оценки информативных критериев наличия дефектов.

Цель и задачи работы. Целью работы является разработка методики и прибора ударно-акустического контроля многослойных композиционных конструкций.

Для достижения цели необходимо решить следующие задачи.

1. Определить и апробировать метод расчета информативных гармоник спектра, характеризующих различия колебаний дефектных и бездефектных участков конструкции.

2. Разработать и реализовать в виде первичного преобразователя новый способ возбуждения и приема упругих колебаний, обеспечивающий одну зону контакта с объектом контроля.

3. Выбрать метрологическое обеспечение методики ударно-акустического контроля, включающее в себя стандартные образцы с имитацией характерных для многослойных композиционных конструкций дефектов в виде несплошности и расслоения.

4. Разработать методику определения дефектов в виде несплошности и расслоения по анализу возбуждаемых ударным преобразователем виброакустических сигналов.

5. Разработать и создать алгоритмическое и программно-техническое обеспечение процессов управления измерительно-диагностичеким комплексом и обработки виброакустических сигналов.

6. Разработать, изготовить и испытать на выбранных образцах с дефектами измерительно-диагностический комплекс, реализующий предложенную методику ударно-акустического контроля.

Методы исследования. При выполнении работы применялись вероятностно-статистические методы математической обработки и метод конечноэлементного анализа. Результаты теоретических исследований подтверждены и дополнены результатами экспериментальных исследований, проведенных на специально

Рис. 3. Модель сотовой панели с дефектами

в)

Рис. 4. Результаты расчета динамического отклика специфических точек клееной конструкции: а) дефект диаметром 60 мм; б) дефект диаметром 20 мм; в) бездефектный участок

В третьей главе описаны

1. Разработанный способ возбуждения и приема упругих колебаний.

2. Разработанный и созданный измерительно-диагностический комплекс с пакетом прикладных программ.

Чувствительность и достоверность приборов, реализующих метод свободных колебаний, во многом зависят от расстояния между ударником и приемником первичного преобразователя. В первичных преобразователях с приемников в виде пьезоэлектрического датчика это расстояние может достигать 7-10 мм, ввиду чего границы дефектных участков не могут быть определены с более высокой точностью. Поэтому одной из задач, решаемых в диссертационной работе, является разработка нового способа возбуждения и приема упругих колебаний,

направленного на создание первичного преобразователя совмещенной конструкции с одной зоной контакта с объектом контроля.

Разработанный способ реализован в первичном преобразователе и заключается в возбуждении упругих колебаний ударником со сквозным осевым отверстием, в центре которого расположен щуп пьезоэлектрического датчика, являющийся чувствительным элементом дефектоскопа.

На способ и первичный преобразователь получены патенты на изобретение №2455636 и полезную модель №89236 соответственно.

Первичный преобразователь (рис. 5) содержит корпус 1, в котором запрессован электромагнит 2 с подвижным якорем 3. Внутри полого якоря электромагнита закреплена подпружиненная возвратной пружиной 4 сквозная трубка 5 с расположенным в ней отполированным щупом 6, к основанию которого жестко крепится пьезоэлектрический датчик 7, являющийся чувствительным элементом.

3 2 1

—............... к М

;:-:<"'-'!Чч. чч- -1 ~

4 5 6 7

Рис. 5. Первичный преобразователь ударно-акустического дефектоскопа

Выполнение ударного элемента в виде трубки позволяет получить, при нанесении удара по контролируемому объекту, пик колебаний в ее центре, который воспринимается пьезоэлектрическим датчиком. Таким образом, пьезоэлектрический датчик находится в зоне возбуждения упругих колебаний.

С целью проведения экспериментальных исследований и отработки методики ударно-акустического контроля разработан и изготовлен измерительно-диагностический комплекс.

Структурная схема измерительно-диагностического комплекса приведена на рис. 6 и включает в себя датчик с устройством возбуждения, входящие в состав первичного преобразователя, блок управления, АЦП-ЦАП и персональный компьютер. Для приема виброакустического сигнала в системе применяется пьезоэлектрический датчик марки КО 35. Сигнал, воспринимаемый пьезодатчиком, преобразуется из аналогового сигнала в цифровой код в АЦП и анализируется в персональном компьютере. Внешний вид измерительно-диагностического комплекса представлен на рис. 7.

Для снижения влияния внешних вибраций на результаты измерения установка имеет массивное основание. Объект контроля укладывается на резиновую подушку. Перемещение первичного преобразователя вдоль заданной линии контроля осуществляется по шариковым направляющим.

Для обеспечения работы измерительно-диагностического комплекса на базе ЬаЬУ1Е,Л/ 8.5 разработан пакет прикладных программ (свидетельства о

Выбранные информативные гармоники согласуются с проведенными теоретическими исследованиями. Предложенный аналитический параметр (площадь спектра) и первичный преобразователь новой конструкции показали высокую чувствительность к определению границ дефектов.

В заключении сформулированы выводы по диссертационной работе.

В приложении диссертации приведены патенты на изобретение и полезную модель, свидетельства о государственной регистрации программ для ЭВМ, акты реализации результатов диссертации, а также полученные в ходе модального анализа частоты колебаний рассматриваемых образцов с дефектами.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В соответствии с задачами исследований в диссертационной работе получены следующие результаты:

1. Определен и апробирован метод расчета информативных гармоник спектра, характеризующих различия колебании дефектных и бездефектных участков конструкции.

2. Разработан и реализован в виде первичного преобразователя новый способ возбуждения и приема упругих колебаний, обеспечивающий одну зону контакта с объектом контроля.

3. Выбрано метрологическое обеспечение методики ударно-акустического контроля, включающего в себя стандартные образцы с имитацией характерных для многослойных композиционных конструкций дефектов в виде несплошности и расслоения.

4. Разработана методика определения дефектов в виде несплошности и расслоения по анализу возбуждаемых ударным преобразователем виброакустических сигналов.

5. Разработано и создано алгоритмическое и программно-техническое обеспечение процессов управления измерительно-диагностичеким комплексом и обработки виброакустических сигналов.

6. Разработан, изготовлен и испытан на выбранных образцах с дефектами измерительно-диагностический комплекс, реализующий предложенную методику ударно-акустического контроля.

Поставленная цель диссертационной работы достигнута.

Основные материалы диссертации опубликованы в работах:

1. Кондратьев А.Е., Загретдинов А.Р. Применение метода свободных колебаний для диагностики технического состояния поршней дизельного двигателя автомобиля КамАЗ / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. -2010. - №12(76). - С. 49-51. - ISSN 1028-6861.

2. Загретдинов А.Р., Кондратьев А.Е., Ваньков Ю.В. Разработка прибора и методики ударно-акустического контроля многослойных композиционных конструкций / Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. -2013.-№7-8.-С. 138-144.-ISSN 1998-9903.

3. Патент РФ № 2455636, МПК G01N29/04. Способ виброакустического контроля изделий и устройство для его реализации / Кондратьев А.Е., Ваньков Ю.В., Загретдинов А.Р. - Опубл. 10.07.2012, Бюл. № 19.

4. Патент РФ № 89236, МПК G01 N29/00. Первичный преобразователь ударно-акустического дефектоскопа / Кондратьев А.Е., Ваньков Ю.В., Загретдинов А.Р., Выровой З.В. - Опубл. 27.11.2009, Бюл. № 33

5. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2011611774. Detector / Ваньков Ю.В., Кондратьев А.Е., Акутин М.В., Загретдинов А.Р. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 12.01.2011.

6. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2013612668. Программный комплекс для обеспечения работы измерительно-диагностической установки / Кондратьев А.Е., Загретдинов А.Р., Политова Т.О. Зарегистрировано в Реестре программ для ЭВМ 24.01.2013.

7. Загретдинов А.Р. Ударно-акустический дефектоскоп для обнаружения дефектов композиционных материалов / Сборник материалов Международной научной студенческой конференции по естественнонаучным и техническим дисциплинам «Научному прогрессу - творчество молодых». Йошкар-Ола:

МарГТУ, 2009. С. 81-82.

8. Загретдинов А.Р. Модернизация дефектоскопов, реализующих ударно-акустический метод / Материалы докладов Международной молодежной научной конференции «XVII Туполевские чтения». Казань: КГТУ им. А.Н. Туполева, 2009. С. 69-72.

9. Загретдинов А.Р. Акустический дефектоскоп для обнаружения дефектов многослойных композиционных материалов / Сборник материалов XXII Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий». Казань: КВВКУ, 2010. С. 289-290.

10. Загретдинов А.Р. Способ виброакустического контроля изделий и устройство для его осуществления / Сборник материалов XXIII Всероссийской межвузовской научно-технической конференции «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий». Казань: КВВКУ, 2011. С. 110-112.

11. Загретдинов А.Р. Ударно-акустический дефектоскоп для контроля изделий из многослойных композиционных материалов // Сборник трудов Международной научно-практической конференции «Измерения: состояние, перспективы развития». Челябинск: ЮУрГУ, 2012, С. 197-200.

12. Загретдинов А.Р. Способ снижения погрешности виброизмерений / Материалы докладов VII Международной научно-технической конференции «Тинчуринские чтения». Казань: КГЭУ, 2012. С.89-90.

Подписано к печати 05.11.2013 г. Формат 60x84/16

Гарнитура «Times» Вид печати РОМ Бумага офсетная

Физ. печ. л. 1,0 Усл. печ. Уч.-изд. л. 1,0

Тираж 100 экз._Заказ № '

Типография КГЭУ 420066, Казань, Красносельская, 51

ФГБОУ ВПО «Казанский государственный энергетический университет»

На правах рукописи

О 4 2 01 4531 О 5 Загретдинов Айрат Рифкатович

МЕТОДИКА И ПРИБОР УДАРНО-АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ МНОГОСЛОЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Специальность 05.11.13. - Приборы и методы контроля природной среды, веществ,

материалов и изделий

Диссертация на соискание ученой степени кандидат технических наук

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Кондратьев Александр Евгеньевич

Казань - 2013

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

1. Состояние вопроса исследований 9

1.1. Дефекты многослойных композиционных конструкций 9 1.2 Методы неразрушающего контроля многослойных

композиционных конструкций 11 1.3 Приборная реализация локального метода свободных

колебаний 21

1.4 Выводы по первой главе 27

1.5 Постановка цели и задачи исследования 28

2. Выбор метрологического обеспечения и численное моделирование параметров свободных колебаний стандартных образцов с дефектами 29

2.1. Выбор метрологического обеспечения 29

2.2 Выбор метода расчета информативных гармоник спектра 31

2.3 Алгоритм расчета 34

2.4 Расчет информативных гармоник спектра для дефектов пластины из оргстекла 36

2.5 Расчет информативных гармоник спектра для дефектов клееной двухслойной конструкции 42

2.6 Выводы по второй главе 46

3. Разработка способа возбуждения и приема упругих колебаний и измерительно-диагностического комплекса 47

3.1 Способ возбуждения и приема упругих колебаний 47

3.2 Описание измерительно-диагностической установки 48

3.3 Выводы по третьей главе 61

4. Экспериментальные исследования на стандартных образцах с дефектами 62

4.1 Порядок подготовки и проведения экспериментов 62

4.2 Оценка погрешности результатов измерений 64

4.3 Требования по безопасности проведения измерений 66

4.4 Результаты экспериментальных исследований 66

4.5 Выводы по четвертой главе 75 Заключение 76 Литература 77 Приложения 89

Развитие машиностроения определяется внедрением новых материалов и повышением требований к их надежности. Это связано с непрерывно растущим уровнем воздействия температурных и механических нагрузок.

Одним из перспективных путей развития машиностроения является широкое применение многослойных композиционных конструкций, отличающихся при малой массе высокой прочностью, жесткостью, технологичностью и хорошими теплоизоляционными свойствами. Такие конструкции представляют собой различные комбинации неразъемно-соединенных между собой слоев из металлических и неметаллических материалов.

Однако, традиционные методы дефектоскопии, такие как ультразвуковой, магнитный, радиационный, вихретоковый, тепловой и прочие оказались недостаточными для обнаружения дефектов многослойных конструкций. Наиболее перспективным для этих целей является ударно-акустический метод (метод свободных колебаний).

Настоящая работа посвящена разработке прибора и методики контроля многослойных композиционных конструкций методом свободных колебаний.

При выполнении работы применялись вероятностно-статистические методы математической обработки и метод конечноэлементного анализа. Результаты теоретических исследований подтверждены и дополнены результатами экспериментальных исследований, проведенных на специально разработанной установке с использованием аттестованных контрольно-измерительных приборов.

Обоснованность и достоверность выводов и рекомендаций подтверждается результатами экспериментальных исследований, сходимостью результатов с исследованиями, полученными другими авторами; совпадением результатов, полученных аналитическими и инструментальными методами.

Автор принимал непосредственное участие в разработке алгоритма анализа виброакустических сигналов, численном моделировании и анализе результатов расчетов, разработке и изготовлении измерительно-диагностического комплекса, в создании программного обеспечения для анализа данных, проводил все измерения, первичную и статистическую обработку и анализ экспериментальных данных.

Автор защищает:

1. Метод определения информативных гармоник спектра с применением средств конечноэлементного моделирования А^УБ и алгоритмов обработки результатов расчетов в ЬаЬУ1Е\¥.

2. Способ возбуждения и приема упругих колебаний и реализующий его первичный преобразователь, обеспечивающий одну зону контакта с объектом контроля.

3. Разработанный и изготовленный измерительно-диагностический комплекс ударно-акустического контроля дефектов многослойных композиционных конструкций.

4. Результаты экспериментальных испытаний, выявившие связь изменения информативных гармоник колебаний дефектных и бездефектных участков, а также критерии проверки параметров работоспособности измерительно-диагностического комплекса

5. Методика определения дефектов в виде несплошности и расслоения по анализу возбуждаемых ударным преобразователем виброакустических сигналов.

Научная новизна заключается в следующем.

1. Разработан новый способ возбуждения и приема упругих колебаний, на основе которого создан первичный преобразователь с одной зоной контакта с объектом контроля.

2. Определен метод расчета различия спектров колебаний

дефектных и бездефектных участков конструкции, основанный на

применении средств конечноэлементного моделирования А^УЗ и

5

алгоритмов обработки результатов расчетов в ЬаЬУШ\У.

3. Разработана методика ударно-акустического контроля дефектов многослойных композиционных конструкций с применением нового способа возбуждения и приема упругих колебаний, методов конечноэлементного моделирования, статистической обработки виброакустических сигналов и их помехоустойчивого взвешивания.

4. Разработан и создан измерительно-диагностический комплекс с оригинальным пакетом прикладных программ, реализующий предложенную методику контроля дефектов многослойных композиционных конструкций.

Практическая ценность состоит в том, что:

• разработанный способ возбуждения и приема упругих колебаний позволяет расширить номенклатурный перечень первичных преобразователей ударно-акустических дефектоскопов;

• разработанная методика контроля многослойных композиционных конструкций и изготовленный экспериментальный диагностический комплекс могут быть использованы на любой стадии жизненного цикла многослойных композиционных конструкций.

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и приложений. В первой главе проводится обзор неразрушающих методов контроля многослойных композиционных конструкций, с анализом их достоинств и недостатков. Сделан вывод о целесообразности применения локального метода свободных колебаний, определены перспективные направления его развития. На основе обзора методов неразрушающего контроля определены цель и задачи исследования. Вторая глава посвящена выбору метрологического обеспечения, включающего стандартные образцы с дефектами, и теоретическим исследованиям влияния дефектов выбранных образцов на их упругие колебания. Третья глава посвящена разработке измерительно-диагностичекого комплекса и программного обеспечения. В четвертой главе

приведены результаты экспериментальных исследований.

6

Работа выполнена на кафедре «Промышленная теплоэнергетика и системы теплоснабжения» Казанского государственного энергетического университета.

Основные положения и практические результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных молодежных конференциях по естественнонаучным и техническим дисциплинам «Научному прогрессу - творчество молодых» (ПГТУ, г. Йошкар-Ола, 2008, 2009, 2010, 2011, 2013), Международной научно-технической конференции «ЭНЕРГЕТИКА-2008: инновации, решения, перспективы» (КГЭУ, г. Казань, 2008), Международных научно-технических конференциях «Тинчуринские чтения» (КГЭУ, г. Казань, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013), Аспирантско-магистерских семинарах (КГЭУ, г. Казань, 2009, 2010, 2011, 2012, 2013), Международной молодежной научной конференции «Туполевские чтения» (КГТУ им. А.Н. Туполева, г. Казань, 2009), Всероссийских межвузовских научно-технических конференциях «Электромеханические и внутрикамерные процессы в энергетических установках, струйная акустика и диагностика, приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий» (КВВКУ, г. Казань, 2010, 2011), Всероссийской научно-технической конференции «Интенсификация тепло- и массообменных процессов в химической промышленности» (КГТУ, г. Казань, 2010), Международной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (ИГЭУ, г. Иваново, XVI Бенардосовские чтения, 2011), Международной научно-практической конференции «Измерения: состояние, перспективы развития» (ЮУрГУ, г. Челябинск, 2012).

Диссертационная работа выполнялась при поддержке стипендии Гранта Президента Российской Федерации для молодых ученых и аспирантов, осуществляющих перспективные научные исследования и разработки по приоритетным направлениям модернизации российской экономики, на 20122014 годы (грант № СП-2138.2012.1).

За поддержку в работе, ценные указания и замечания автор искренне благодарит научного руководителя Кондратьева Александра Евгеньевича, профессора Ванькова Юрия Витальевича и профессора Киямова Ильгама Киямовича.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1 Дефекты многослойных композиционных конструкций

По способу изготовления многослойные композиционные конструкции можно разделить на два типа [9,44,82,91,95]:

1) полученные путем соединения между собой заранее изготовленных блоков;

2) изготовленные методами намотки, вклеивания и прессования пропитанных слоев армирующих тканей.

Конструкции первого типа можно предварительно проконтролировать известными методами неразрушающего контроля, исключив попадание дефектных элементов в дальнейший технологический процесс. Таким образом, задача контроля многослойных композиционных конструкций этого типа заключается в основном в обнаружении дефектов соединений между слоями (элементами) этих конструкций.

Слои, которые входят в неметаллические конструкции соединяют путем склейки, а металлические путем склейки, пайки и сварки.

Основными видами соединений таких конструкций являются [9,26,44, 50]:

• зоны отсутствия сцепления между соединяемыми элементами,

• плохая адгезия;

• неполная полимеризация клея;

• пористость;

• отклонение от номинальной толщины связующего;

• инородное включение.

Зоны отсутствия сцепления между соединяемыми элементами, имеют нулевую прочность. Причинами появления таких дефектов являются плохая подгонка соединяемых элементов или недостаточное давление, создаваемое технологической оснасткой. Это наиболее часто встречающиеся и самые опасные дефекты многослойных конструкций.

Плохая адгезия, т.е. слабое сцепление клея с материалом соединяемого элемента связана с наличием на склеиваемых поверхностях жира или других загрязнителей.

Неполная полимеризация клея, обусловлена недостаточной температурой и (или) укороченной выдержкой при отверждении клея.

Пористость ослабляет прочность соединения. Причины пористости являются неполное удаление из клея растворителя, недостаточное давление при запрессовке, применение недоброкачественного клея.

Отклонение от номинальной толщины связующего снижает его прочность. Оптимальная прочность достигается при определенной толщине шва

Попадание в клеевой состав инородных включений может существенно снизить прочностные и эксплуатационные характеристики многослойных конструкций

К числу основных дефектов многослойных конструкций второго типа относятся [9,26,44,50, 82]:

• расслоения;

• неполная полимеризация связующего;

• наличие зон повышенного или пониженного содержания связующего;

• неправильное расположение армирующих элементов;

• инородное включение.

Такие дефекты типичны для армирования полимеров, изготовленных из нескольких слоев армирующих тканей или полученных методом намотки. Их причинами является нарушение требований технологического процесса

В процессе эксплуатации необходимым условием является контроль многослойных

конструкций на наличии усталостных разрушений Наиболее подверженными таким

разрушениям являются места соединений между слоями, поэтому основной задачей

эксплуатационного контроля является определение зон отсутствия сцепления между

соединяемыми элементами. Возможными дефектами сотовых панелей являются зоны

разрушения сотового заполнителя; пустота, связанные с отсутствием сотового

заполнителя там, где он должен быть, обусловленные смещением сотовых блоков;

ю

зоны потери жесткости сотового заполнителя вследствие его смятия или разрушения.

1.2 Методы неразрушающего контроля многослойных композиционных конструкций

К современным методам неразрушающего контроля многослойных композиционных материалов относятся [25, 26, 50, 72, 80, 100-112]:

• голографический метод;

• радиоволновые методы;

• тепловые методы;

• радиоционные методы;

• акустические методы.

1.2.1 Голографический метод

Голографический метод основан на формировании и анализе голографической картины контролируемого объекта [90]. Различие голограмм доброкачественных и дефектных участков контролируемых объектов обусловлено увеличением деформаций в дефектных зонах по сравнению с доброкачественными. Такие деформации возникают вследствие механического нагружения контролируемых изделий [50].

Недостатки: необходимость механического нагружения, высокие требования к точности поддержания механической стабильности объекта контроля во время экспонирования голограммы, дороговизна и сложность аппаратуры [41,50,72].

1.2.2 Радиоволновые методы

Радиоволновые методы основаны на регистрации изменений параметров

электромагнитных волн радиодиапазона, взаимодействующих с

контролируемым объектом [21]. Обычно используются волны

сверхвысокочастотного диапазона [21, 41, 50]. Применяются для контроля

тонкостенных металлических объектов, изделий из диэлектрических и полу-

11

проводниковых материалов. Методы позволяют обнаруживать структурные неоднородности, нарушения сплошности и инородные включения.

Недостатки: малая глубина проникновения радиоволн в металлы, значительные размеры и масса аппаратуры, трудность контроля в условиях единичного и мелкосерийного производства с большой номенклатурой изделий

[41,50].

1.2.3 Тепловые методы

Тепловые методы основаны на регистрации изменений тепловых или температурных полей контролируемых объектов, вызванных дефектами [21]. Регистрация изменений этих полей производится в основном бесконтактным способом - с использованием тепловизора [41, 44, 50, 72]. Методы применяется для выявления дефектов типа непроклеев и расслоений в тонколистовых конструкциях [50].

Недостатки: влияние на результаты контроля коэффициента отражения инфракрасного излучения, сложность и высокая стоимость аппаратуры, трудность использования в условиях производства с широкой номенклатурой изделий [50].

1.2.4 Радиационные методы

Радиационные методы основаны на регистрации и анализе проникающего ионизирующего излучения после взаимодействия с контролируемым объектом [21]. При контроле многослойных конструкций используют в основном длинноволновое рентгеновское излучение [72]. Применяются для обнаружения пустот, инородных включений, дефектов сотовых блоков, определения ориентации волокон в армированных пластиках и т.п. [50,72,111].

Недостатки: необходимость двухстороннего доступа, сложность обнаружения дефектов клеевого сцепления [50,72].

1.2.5 Акустические методы

Широкое применение для неразрушающего контроля многослойных композиционных конструкций нашли акустические методы, основанные на взаимодействии с контролируемым изделием упругих колебаний и волн широкого диапазона частот. К их числу относятся [49,50,55,72,60-72]:

• теневой метод

• эхо-метод

• акустико-эмиссионный метод

• резонансный метод

• велосиметрический метод

• импедансный метод

• метод свободных колебаний

1.2.5.1 Теневой метод

Метод прошедшего излучения (теневой) основан на регистрации ультразвуковых волн, прошедших сквозь контролируемый объект [22, 72]. Его применяют для контроля клеевых соединений и изделий из композиционных материалов [50, 72, 83, 90, 97]. Он позволяет обнаруживать зоны нарушения соединений, пустоты, пористость, расслоения и другие подобные дефекты. При контроле наблюдают за амплитудой, временем и фазой сквозного сигнала [41, 50, 72]. Структурные схемы дефектоскопов реализующие амплитудный и временной варианты теневого метода представлены на рис. 1.1.

Основной недостаток теневого метода, существенно ограничивающий область его применения, - необходимость двустороннего доступа к контролируемому изделию [50,72].

1.2.5.2 Эхо-м