автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.11, диссертация на тему:Теплоголографический метод и средства дефектоскопии композитных оболочек с сетчатыми структурами

СЕЕ5-ЕР0~ 3АП/1ДНЫИ З/ЮЧНЫИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

Специализированный совет К 0G3.0G.02

5-73 ОД

У ¡,¡¿¡1 На правах рукописи

¿1 ВРАНОВ/! Елена Вячеславовна

УДК 621.373.826

"Г Е П/10 Г 0/101" Р АФ И Ч Е С К И Й МЕТОД И СРЕДСТВА ДЕФЕКТОСКОПИИ КОМПОЗИТНЫХ 060/104ЕК С СЕТЧАТЫМИ СТРУКТУРАМИ

Специальность 05.02.11 - методы контроля и диагностика в машиностроении

А в- т о р е Ф е р а т диссертации на соискание ученой степени кан д и д а т а т е х ничес к. и х н а у к

Санкт-Петербург, 13а3

Работа выполнена е. Центральном научно-исследован ском институте специального машиностроения.

Научный руководитель - д.т.н., проф., чл.-корр. Ил

Потапор. АЛЛ.

Официальные оппоненты - д. т.н.., проф. Прокопенко Е

- к.т.н., с.н.с. Карапетян (

Ведущая организация - НИИ интроскопии, г. Nocke

Защита диссертации состоится МСЮ ~

в,././ ,Гчас. на заседании специализированного совета

К 063.06.02 в Северо-Западном заочном политехниче!

ком институте по адресу: 181065, Санкт-Петербург,

ул. Миллионная, 5.

С диссертацией можно ознакомиться в библиот

Северо-Западного заочного политехнического инстит

Автореферат разослан " ^ 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

к.т.н., с.н.с. Т.П.Курчаг-:

^—

ОП'ТПП Х?.Р?ХТЕРНСТПКй РЙБО'П актуальность работа. Лотрзолссти современна;-: отпасло;! лромаз-

ленностн: авиационной, реггзтной, кссаачесаой л т.п. обусловливав? необходимость создания конструкций, наеззих засокие прочностные характеристик!! прл возаозяо ашшпальноЯ массе. Перспективная направ-лекиэи рсаения таких задач является разработка тонксстзннах оболочек из полицернах композиционных материалов (ПКИ) с яростракстзен-ннии сетчатыаи структурам!. поззолаяанын получить выиграя з масса до 10 7. по сравнения с аеталлнческкаи и з несколько раз уменьшить вреаа технологического цикла их изготовления.

Однако, з силу слояиости конструкции по форие н использования разнородных по характеристикам материалов, увеличивается зероят-ность появления различных дефектов,, среди которых наиболее опасна отслоения рэбер сетчатых структур от оболочки, как ииеших зездцз-ное рзскритиа. так я без него. т.е. "елнпиутих". Установлено, что увеличение ялопаян дефектов на 10 1 енкзаег прочностннз хавакте-расташ изделия в средне!! на 40 У..

Тряскость де?зктссхсп::к расснатргшазинх изделий состой? з сле-дупаеа: во-яврззх. в сложной $ср::з и больгпх габаритах; вв-зторш;. дг}эхт ндгзад. заявлять на фонз зсксгэдктязип отелов денной анязотзо-пяп сизпзо-игззнических хараатаристяк; в-третьих, необходимо опзе-двлзть караметра дефектов - точное ачетополпггаккз и глубину залегания :г оцэаазать прочкостннв характеристики изделай при наличия дс-оектоз.

Поэтоау, разработка достаточно простого и достоверного «лет о да иеразрч^азяего контроле кяигтозатяых оболочек с езтчатшш ствчкг?ра-отзечазгггв указанная- тзззаваняяа. язляетез весьна актчальтпза задачей гак а ладчнон, так я з гпзактяческои плане.

. Г-дзота явозодплась з ранках НИР, заполняемых з соответствия с ?зпен;;е:1 ГК при С 2 СССР :ш 413 от 23.12.39 и 50 от 24.04.31 г.г. Целъа работа является создание автола и ервдетз неразодаалазге

контроля отслоений реоер е коыпозитнкх оОслочках с сетчйтшш структурами с возцоинос-тьс оиенки прочностних характеристик изделии.

Методы исследования. Теоретические исследования базировались кг использовании теории пологих оболочек, нестационарной теплопроводности, численных кетодоь, конечного злекентй и еатеиатнческор. ста-тистикк.

Ьацчная новизна работы заклвчаетса ь следуввек:

1. Разработан метод теплоголограоического контроля отслоений ребер в композитных оболочках с сетчатыми структурами во всей диапазоне их раскрытий I начинай от "слипнутих"), вклгчавяий тепловое кагрувение изделия, совиестнув регистрацию териограиа и голографк-ческих интерферогракй нагреваемой поверхности, обнаружение дефектов пг наличию аномалий интерференционных полос и определение их характеристик : протявенности и глубины залегания - на основании анализе и. обработки теипературнцх полей, ивеивий воэкогность оценки прочностных характеристик изделий.

2. Разработана физико-математическая модель теплоголографичес-кого контрола, включаввая описание процессов:

- образования температурных деформаций и расчета перемеаении не ячейке периодичности пологой ооолочки, ограниченной ребрами гес.т-костн:

- нестационарной теплопроводности в двумерной области слоеной геометрии, представляющей фрагмент нормального сечения многослойной оболочки с элементом сетчатой структуры при нагреве источников с переменной интенсивностью:

- определения характеристик дефектов: протяженности, с использованием разработанного порогового . метода, и глубини залегания путем реиения двумерной обратной задач» нестационарной теплопроводности.

3. Теоретически и экспериментально обоснован метод обнаружения «оликтпй типл отслоений пространственных сетчатых структур от обо-

. ::v " •.•.т.-?г"vti40c:;*í'i 'íarpar^üon

;.r. п г.:: a:'."ur.~a ¡та прсз^от лглп

.:: .>•:':;-:;■ ; ^."лгл; , ' ir- л;?лл ~г-

".. 'T.pí"-ллн:;'' i, .• пр;\дло ~\wz

o'.'ii :;а р<л";:ст<з~.йи;.: r.vu; ;:с п^^.тллоз т- ~."Л'.*

т"полл.:сн!;:; . опнсяэае с испэльаотикот« пр^странст^нно -'

ГП С!!ЛЬ ípa.

®>. TVonpTSíWtCH ti ■эксперкаочгалъио исследован шгтод опредолятп глчптш аалегапич др|?«!итоэ, оскоэзннш* ял рояояш; обратной -»л»."!""' !«>гтлцнпкло»т1 т^пл^пгпрогнпгти. -Япка?*но. '«то i? пппдг.'нн:: г

'l'TÜ'in r-piT!;7up-Tfi; ЧОТПД ПГПП'1Л'!Г>Т ППрРЛРЛЧТ • Г 1У<ШИ'! Т'^Л'.'Г "MU"'

дрфскт-»», р:сг.олозсшга кап з c.vjoii оболочка, roí: з зоиах ív-дшюппд с- ребраап.

Пр-штшдг.кла ценность работа заключаетеа в сдедчгпеа:

Рааработаиннп метод таплоголографического контролч Kiwno-vr-¡шх оболочек с просгранственнаан свтчатаап структурами э зия° f.• дики, технических и прогрэденях срздств, аоает бить использован - :••• гисвланиа отслоокнЛ р<?бпр сетчатнх стрдкгчр от- ободочки, а г..:--:" а ел?: о sí оаолочи? с-о вспл хлрлятарнпи дплпа-оня. K'-:i.:'¡r;::•-. раскрытий, и о-г,г.аг,>' i"una v- ;v:r.-\-:rf?рлстл:? Д^Л:-,

m??-пленное тл с unvipaztл-*нш рсЗра ;; г^пики аоя-гакпп.

2. Р.тзр.-.ботатазк >• г"-:г-ат:-:<"аг:хчсг,кti'.i лл.аоль т^плогплспл .-.а -■некого нчтода нейтрала, раалил^овакнат з елда пакета ппя: :.' y¿':'. I-TÍ PC'í-7, аозаяа дл.гт оар^Дсленлл оптк^алыглл ¡тора

про^о'-'Лий ко;;тролч < плотности "оллостч теплового потока. ара а--л: '.¡апмоа. т?ипорат?;р:'. кагрпг-аолоа позчрхнсстп. л:: а. л" г о ан-л регистрации гглператдрипх полей ц подай нопч'лапеап;;). внятна'.; :•>-•Т-актоэ и ашр*д<Н!?ши1 их кероктзриг.тик ^аксц-альннл пеяички ратчргах яаропадоэ чеядц качественной и дозсйтно;'! аоластл;ш. •.• «< чни прр^зекчЛ рассчатрираан-к точек коитпояизчояок лооорл ; •

RP« гчтодиешш НИР с- НПО Иаиишстроеиня PßÜ. ИГ.Тс. Г.Г '•[ишц.ст UHHUCli.

3. Раэраоотан алгоритм 4! определена отпи&пьнис параыетри кропления контроля изделий типа гоедкгштельн»?. к хвостов:?.1: отсеков теп.чоголографическиа кйтодои.

4. Разработай теплаголографический дефектоскоп, реализованный

ь составе тепловкэнонного кокплекса. голографического инт?рферонет-ва. систенк технического эренкя. ЗВК IBM PC/AT и специального программного оьеспечения. который использован для нераэрчсаицего контроля изделий типа соединительных к хвостовых otcvkop . е ЦНИИС1!. при создании комплекса технических средстр контроля проката р Институте иивнх технологий F'ftH п система диагностики заболеваний человека по температурным поляк ко ВНИЦ медицинской техники.

5. Разработанная методика теплогологра?«ического контроля позволяет ваягяять зон и отслоений peftep сетчатцх структур от оболочки во Bceii характерной диапазоне изменения их раскрытий и определять параметры дефектов: протяженность в направлении реоер к глубину залегания. что обеспечивает повнпснке надежности мзготгвлираеиих изделий. Экспериментальная проверь погрешности метода на ыодельноц образце с дефектов, протяЕенкастьг 25 ик, раскрытием 0,3 ым и глубиной залегания 1.2 ей показала, что относительная погрешность измерений составляет соответственно 19 ч 23 '/..

Реализация результатов работы. Результаты научных исследований использовани при проведении НИР и внедрены р 6 организациях.

нпробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались г. обсугдались на IU Всесоизиои симпозиуме "йетоди теорий идентификации в задачах измерительной тзхнкки и метрологии". Новосибирск. 1905; конференции "Прогрессиикне методы неразрушаввего контроля в наииностроении". Периь. 1984; III Ке-нотраслевой конференции "Неразрувавщие методы крнтро/а изделий н: полимерных материалов". Туапсе. 1989; XII Всесоюзной научно-техни

о" П -з р ас ::5 ; ■ ^ '-^ ^ -з т -о л 'л :?онтроля".

• ИСО; 3c.?coT3H*tf! пЬдчиз-г-^шзчоскоп tíon'opcauaa "Спти-

че.гл'.',:?., ¿мцюзолапзп-з ¡i tçîkqosc ucro'iu a сртдстга ««згзр'рзг^згэ ¿онтродя качества прояв-.-ончой прпд^апп", Саратоо, 1531*, 'J 3 carona кой коа<}*р?ицт1 "7=гплсг-нзиош-:а8 пг-.аборц для чеднцпиз » >tß-разрч?ая!>:го контролл з проуиздэи-.-.осг.Г *, Tyiíi-ll. Коасаогочся. ¡131. XIII нацчно-тзхиичзской кокОсрокциа "';еразрчпая-а;2 $«зкччсхк«? •лйтодк ü срезстза контроля ", Санкт-Пзтербчрг, i53il3.

Пчйлпкашга. Результата нссяенований по гзае дп-:с<?атайаонн«!! ¡к$-плтп нэ-тляячя з {fi пчогл^пача. з то» '«игле описаниях 2 а&т --rc-urt

Стрзктчрз и пот1 м работа. Текст диссертационно.; p.ióoTii cocrr-ir ;1Э гвлдениа. i глао п заклпченаа. списка кслод&зчодой литера "¡ru; ( 214 аап'.'счоэзиня) и 12 npunossHuft. ОбьбЧ работа состав \ZZ :-ак»ц аааачспксиого текста, Ü3 страниц с ряскнкада п 22 .страпп-п с тайлпцакк.

«

CC'SPEiiEIiHOrO COCTöSaKS ПйРаЗРЗаГЯЕГЗ KöIITPö/Üi Б г;;г:: Осшачк^ с ctp*:kt'J?-:.-:::

Расс-ятризсгглкл класс конетз'ягскй ЛК1: э обзен suso • пп;,мс-;аз-лют собой сплэзгг? соогопгл, ccctcí;::;:c из сот-ат-то а-зсуа-гго a¿n за^атиого ело?, образогааного послойной i-aaersori с спрздслс-наач r¿-"О!*. ;!•'.'ИТ ЭйССКОКОЯЧлиНОГО api'.ap^a-îrc. ;-а'Г0р!:йЛа Ц 'ЭДПОй ;тлн ч^Счольк:!" oteiwm, арнпрсванках разлгч'лка образе-; с газкглусстп ■>-• T-UHKiüiii. зиг-пла^ож аегдой оЗанзаой СрисД). CrpqKT'jpa пслч,;а; зго •<атврпала pprigp гцгдестзвкио ятлачаетсп от стриатчпа одаип-т.; ного иатериала'по своиз аэяаначвекяа характеристикам. что езоглчи-э-ает опроятаость образования дефектная зон ( расслоений, икезчпч гасирнтие ?о эсаа хадактгрнси диапазоне sosaoaaaa sacaç;^ - -т-т "слипнчтах" до б з ль зал звяичкв ). 'aa;;-; с тс-'--

£

обеспечения работоспособности ;:здгзл:;й, - • Анализ конструкции изделий поиаэи&ает. что участии оболом::;;, располоЕеш-иб кесду ребракп, '.¿секс рассматривать пан нслбраин (вследствие большой Еесткостн ребер и толокна оболочки), ио-

торие. г зависимости от приложенной нагрузки. когут прогибаться о ти или икуз сторону. Различия в т?5денпи конструкции в случае наличия или отсутствия адгезии иегду оболочкой и ребрани дазт принци-пиальиус возаоаность выявлять отслоения ребер по характеру прогиба оболочки в завнсикостн- от прилояешшй нагрузки.

Б качестве способа нагрупения целесообразно применять нагрер контролируемой поверхности, что дзот возкоснесть использовать при контроле два информационных параметра: сведение точен ионтролируе-иой поверхности и температуру в этих точках.

Гшализ традиционных для ПКМ методов дефектоскопии показывает, что наиболее пироко используеиааи и перспективна1.!!« для ревения этих задач являются ыетодк лазерной голографической интерферометрии и тепловой, с использование!« теплоэиэионкых комплексов. Эти методы, кавдий б отдельности с успехои прикенявтея в настоящее вреия для дефектоскопии коипоэнционнах иатерналов. Больвое количество работ авторов Барбье П.. Бекепко Н.й. .• Будадина О.Н., Вавилова В.П., Ьеста Ч., Коэачка Й.Г., Островского ЕЛ!.. Потапова Й.И., Рапопорта fi.fi., Сторосенко В.А., Цепинова В.П. посвяцено развитие теоретических основ и практической реализации голографическНх и тепловах цетодов нераэрувавцего контроля.

Анализ вабраннах методов показывает, что голографический метод ка порядок чувствительнее и лроизводительнее теплового за счет од-новреиенного контроля больпего по плоцади участка поверхности, обеспечивает выявление "слипиутих" дефектов и дает возиовность оценки прочностных характеристик изделия при наличии дефектов. Тепловой метод, в отличие от голографического, определяет параметры васслоений. Оба метода объединены на основе единого способа нагру-

зения - теплоэого. Поэтому для резонна задач дефектоскопии оболочяк с сетчаташг структурами предлагается новиЛ аетод контроля - тепло-голпгр?фпческий. объединявший в единый процесс голографцческий » тепловой нетодн и позволявший'использовать достоинства каадого из них без существенной их доработки.

На основан»!! излоаенного сформулирована следуацие задачи исследований:

1. Обоснование использования теплоголографического метода для контроля стслоениЛ ребер в оболочках с сетчатыми структурами и определения их характеристик.

2. Разработка физико-математической модели образования температурных и полей терыодеформационных смешений точек контролируемой • поверхности в области, ншстнрчпчей упроченное представление оболочки с сетчатой структурой.

3. Исследование законоиерностей формирования полей переаеаеиий и температурных полей точек контролируемой поверхности. Вао?р наиболее эффективных информационных параметров обнаруаения дефектов н определения их характеристик.

4. Разработка оптимального алгоритма и паранетров проведения теплоголографического контроля (температуры нагреваемой поверхности. ереаешшх характеристик регистрации интерференционных картин и температурных полей).

Экспериментальная проверка разработанного теплоголографического аетода на образцах и натурных изделиях.

о. Разработка технических и программных средстэ теплоголографического контроля.

7. Разработка методики теплоголографического .контроля и исследование погрезности определения параметров дефектов.

3. Внедрение теплоголографического метода.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ТЕПЛОГОЛОГРАФИЧЕСКОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ ОТСЛОЕНИЙ РЕБЕР Б КОМПОЗИТНЫХ ОБОЛОЧКАХ . С СЕТЧАТННИ СТРУКТУРАМИ В общек случае отклик нагреваемой поверхности на величину прилагаемой нагрузки могно выразить следующей зависимостьи:

/ - ¿лТГТ)1 >>, ) < I)

где £ - деформация поверхности контролируемого изделия: с7-К0?ффициент теплового линейного расширения; аТ - перепад температуры между качественной п дефектной областями: с!; модуль упругости, толщина н коэффициент Пуассон? /-того слоя.

Уравнение С1) описывает взаимосвязь деформаций £ . а, следовательно. и перемещений iU.*ff£) ) . температурных переп.эдор аТ «ряду качественными и дефектными обло>тяни. чпрчгини н гериатрическими характеристиками контролируемого цатернглэ.

Т.к. информационным параметром при голографическом контроле ае-ляется поле перемещений, а при тепловом - температурное поле точек контролируемой поверхности, то уравнение (1) связывает оба метода на этапе нагрукения и регистрации полей информационного параметра.

Для исследования возможности использования теплоголографическо-го метода для контроля отслоений сетчатых структур от оболочки разработана физико-математическая модель контроля, вклвчавщая описание процессов:

- образования температурных деформаций и расчета перемещений то чек поверхности контролируемого изделия при действии тепловой нагрузки;

- образования и расчета температурных полей на основании реыени уравнения нестационарной теплопроводности в двумерной области слоеной геоиетрии. представляющей фрагмент норнального сечения многослойной оболочки с сетчатой структурой при нагреве источником с

ременной интенсивностью; - определения геометрических характеристик дефектов с испольэо-

ааннеа порогового метода <протягшшости) и реяення обратной задачи нестационарной теплопроводности (глубина залегания).

С использованием 1-ой части модели рассчитивазтся эелнчшш нормальных прогибов ячейки периодичности подкрепленной оболочки 'рис.2) путем реаения система уравнений равновесия для рзстягивап-цих. перерезнвапцих и цементных усилий при действии температурках нагрузок с учетои граничных условий. опнсыэапзих нарушение целостности подкрепления:

22 ду* Я

где коэффициенты -Ц. ,-^г сэязивапт физико-механические характеристики материала и толцинц оболочки: Туу - растягивание усилия; Я - радиус оболочки.

Рееение уравнения (2) проводится аетодои конечного элемента.

Проведенные численняе исследования покаэквапт. что наличие нарушения сплосностн выравается в появлении характерных аномалий в регулярной структуре интерференционных полос. Причем, для тонких оболочек из материала на основе Армос со связуюцнм ЭХД-ИК при тол-чине до 2 ми и длине ребра не менее 50 ни э температурной диапазоне 35-100 С величина тернодефоркацнонннх сведений легат в-пределах, еознонннх для регистрации голографическнн интероероиатроь с гелий-неоноенн лазеров. Для более толстая двухслойных оболочек (с толщинами 3-5.5 ни. выполненная из иатэркалов НКН-5000 и Арное со евпзу-пщиа. ЭХД-НК) отслоения ребер не идентифицируатся о об^ей картине теркодефораацкй.

Часть 2-я подели контроля описыоает процесс распространения тепла и образовангатеапературних полей на поверхности объекта

контроля, упрощенно представляющего Фрагнент изделия (рис.3).

Для области У ревается уравнение нестационарной теплопроводности: рр

(х, У) € V

Ркс.2.

Расчетные линии равных перемещений

¿о

где с ,р - теплоемкость. плотность материала; Л -тензор теплопроводности; У - плотность внутренних источников тепла, с соответствует!!! гранпчииии и начальными условиями. Дефект аодели-руется теллопроницаеиым разрезом.

Ревенне уравнения <3) производится численным методом путем построения разностной •зппроксныируЕцеЛ задачи с использованием проекци-онно-сеточных нетодов.

Результаты численных исследований модели показали, что над дефектными участками ребра образуются текпературные перепады порядка 10-10 У. по сравнении с качественными для материала на основе Арное и сря?увщего ЭДД-МК, которые «огчт бить зарегистрированы техни-1'.ии!' г[*-а< те* гг".'. При ?том температурный рельеф имеет слоеный ха-ри-.тер к 5 к £о в ¡-Г'-:-.;!. так и по поверхности, что вносит затруднения в регистрацию дефектов "гелловизнонной аппаратурой.

Теоретические исследования с использованием З-ей части модели показали, что при использовании температурного поля как информационного параметра для определения протякенности дефекта (его иирина соепадает с вириной ребра" целесообразно применять разработанный пороговый метод, где пороговое значение температуры определятся как граница двух совокупностей, принадлежащих качественному и дефектному участкам области, занятой ребром*;

Тл- тг*&+ ¿г ¿. ТЫ/)).

Определение глубины залегания дефекта производится путем реяе-ння обратной задачи нестационарной'теплопроводности по анализу изменения во времени температурного поля контролируемого изделия в качественной и дефектной точках.

Для решения обратной задачи был применен метод подбора квазире-■ений, который эаклвчается в минимизации функционала;

к

К»,

где ЦШ ииеет сыисл нормы в просгранетее репений г н опре-

деляется вирапениек:

' Здесь

¿ГМ* ¿Щ) - экспериментальная н теоретическая зависимости перепада теипературы кесду качественной н дефектной точкаыи контролируемой поверхности от времени / : Т{{)*г экспери-

ментальная и теоретическая зависимости теаператчри в качественной точке от вреыени.

Теоретический анализ влияния различных неиаваих факторов на точность ревениа обратной задачи показал прненлекчк на практике потребность определения глубины залегания дефектов 15-30 У..

Проведенное теоретические исследования позволили разработать алгоритм проведения теплоголографнческого контроля (рис.4).

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОГОЛОГРЙОИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

Цельп эксперииенТальнах исследований являлось:

- во-первых. оценка качества используемой фиэико-ватецатической модели теплоголографического контроля;

- во-оторых, подтверЕдекие "ениьоз контроля, рассчитанных теоре тически и определение погрешности иэнерения характеристик дефектов:

- в-тре'тьих, разработка требований к технический и програн-ннни средствам, реализчщна контроль.

Зкспериаентальиые- исследования проводились на модельных образцах, изготовленных их стеклопластика с дефектами известных раэые-ров, а также фрагыентах натурных изделий, в которых били выполнены искусственные отслоения ребер сетчатых структур от оболочки.

Основными входными параыетраии. влиявшими на результаты теплоголографического контроля, а, следовательно, н? выявляеыость дефектов, с учетом конструктивных, теплофизическнх, физико-механических

ТШГСРЛПШЕ ПЕШ

ли.:•'.•:. ' 1

'V

И ^

1д1ш1]

ЯМЕ:

20.0

0.00 5.67 11.34' 17.01

22.68 2835 3402 39.69 45.38

"Г." ; < - - 'Г. 'К

к >

■ ■ •

гз—

Ш:

Ркс.З.Расчетное тг«пературное поле.

Регистрация

Бичнсленн? среднего значс-ния

( - - вт сьяисление пр-оизЕоднои -тр - I*

<гг Сравнение с порогом ^ с.

Рис.4.Алгоритм теплоголографического контроля.

характеристик контролируемого изделия явлчвт'.я: плотность иоцностн вводимой энергии Q . ереня нагрева . еремл запаздывания или оптимальное время контроля ty , величина экспозиции i3 . ереич меяду экспозициями¿ty-

Выявляемоеть дефектов определяется количеством.сединой энергии J= Q.-ln - (выбор величин Q н зависит от параметров кагреваи-ля7. еегзнвэещем на поверхности етнтролирчемого изделия перепад температуры дТ на дефекте по сравнении с качественным участком, регистрируемый как голографнческой '.выявление наличия дефекта", так и теплоензионной аппаратурой (определение этого значения ¿Ti. Поэтому при выбранном существует временной промегчтпк [ti^g].

р г л Тором Д01р»»КТ проявите Я МаКСИМа ЛЬ НЧН «np.« -..Ii » ,.•> r.-.ti.,»i| .......

е-г< течет опгимлльпне значения ^ . . ¿ij и • •щ.-едодл-Г'.ч ---lu-снмость для ревения обратной задачи. Нахогдение этих

величин н сравнение с теоретически рассчитанными являлось предметов экспериментальных исследований.

Показано соответствие интерференционных картин фрагментов натурного изделия, полученных экспериментально на голографическои интерферометре. с характером полей перемещений, рассчитанных теоретически. Исследования, проведенные на образцах различной толаит подтвердили теоретические допущения, что метод в полном объёме работает на толщинах оболочки до 2 ми. Для других толщин метод «ose1 быть использован для выявления дефектов в оболочке.

Исследования теплового канала, проведенные с использование! геплоеиэнонного комплекса "Радуга-5И показали, что уверенное выяв ление дефектных участков ребер возмовно после соответствующей обработки температурных полей с использованием предложенного пороговой метода, что подтверндает необходимость применения голографическоп канала для обнарувения дефектов.

Зчспернвентально установлено, что несоответствие расчетных измеренных значений тенпературы при одинаковых еходных параметра

•■:-:л-.лл.:?аетса р коридор догеритгльной 'вероятности, рагнкй 0,35. "то ? Г' л гг т глпгллгть р - ? Г' 'I1 о т а?-: у г: ::ате;!атнчес!<ч"2 кодель для ре^шш "■•■»дачи нахогдеина глубины залегания дефектов. Исследования обратной задачи показал!!, что погрешность определенна глубин'.; залегания в пределах 1-5 пя на стеклопластияовах ноделыш образцах составила 0,15-0,"3 см э зависимости от. изйераеиой вели^ка.

На основании проведенных исследований разработан теплоголс— графический дефектоскоп.

РЕЗЗЛЬТАТН ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ ТЕПЛОГОЛОГРАОНЧЕСКОГО МЕТОДА КОНТРОЛЯ Проведеиние теоретические и экспериментальные исследования 'позволили разработать теплоголографический дефектоскоп, вклпчавчнй технически? и программное средства регистрации, обработки и анализа температурных полей и полей перенесений точен контролируемой поверхности. а такзе предложить методику контроля.

Функциональная 'Л'.оиа автоматизированного теплогодогратческого дефектоскопа представлена на рис. 5. Он работает следувцим образок: контролируемое изделие С1 » устанавливается на специальное устройство для его закрепления, далее источннкон теплового возбуждения •2' нагревается участок поверхности и в процессе остивакия происходит фиксирование его температурного поля с заданной частотой тепло-внзионниа коцплексои "Радуга-5" (б к Термограмкы отобрагавтся на видеомониторе < 9) и через блок сопряжения (12) передаются в память ЭВМ (15). Здесь производится их анализ и определяется моиент времени включения устройства регистрации ннтерферограни на Фототераоп-ластическои носителе (5) лазерного гол'ографического интерферометра < !•» и осуществляется запись голографической ннтерферогранмы и ее проявление. Полученная интерференционная картина отображается на видеомониторе и через.систему технического зрения (10) передается в ЭВМ Ш! РС/АТ (15). в состав которой входят видеомонитор

"IV'', •с1;г,.стгл?лтсп сбрабзтка изобрапення и его анализ. 2сди на интерсерогракке не обиарукел д^-ект, заполняется контроль следчгзего участка поверхности в описанной последовательности. Ь сличае обнаружения анокалнй интерференционных полос, характерных для иали'шя дефекта. производится' обработка эарегкстрнроэанных тер-аограим и определяется протяженность и глубина залегания обнаруженного дефекта. Далее осудествляется изаенение кестополояения изделия для контроля следупцего участка поверхности.

Разработанная иетоднка теплоголографического кпнтроля испольгч--тса в ЦНИНСК.

'!' n '-Í > !t Н. •• Г < IH Н i'i П.|'"Г'>Ч'> - UMr(.'VtlHi".T¡! 1 •:* П Л «J t" Jl >J 1 -.

¡' r'í'irt'." !'.'J.r'i !л'НГ!'" Г- ' ijorL-HUTEIlH К ГОСТ 3.112-74 На кодальник образце с отслоен!!.¡: ребра от оболочки, протязенностьа 25,2 ни на глубине 1,2 км показала, что погрезность определения геометрических разнерор (протяженности и глубина залегания) состав* -чт соответственно 4.4 ын (192) и 0.27 яы (232) при доверительной верот-ностн 0,95.

OCHOBHliE РЕЗУЛЬТАТУ PADOTIí

1. Разработан иетод теплоголографического контроля композитных оболочек с сетчатый» структурами," основанный на совместных регистрации, обработке и анализе текператчрных полей гернодефорнацн-окнну. снесений точек поверхности контролирченого изделия при тепло-роя нагруленнн. об-гепечиравщий выявление дефектов типа отслоений ребер сетчатых структур от оболоч'ли эо всей характерной диапазоне раскрнтнй . определение их протяженности и глубины залегания.

2. Разработана фнэнко-матенатпческаа модель теплогологрзфичсс-кого контроля, вклвчаацая описание процессов при воздействии тенпе-ратурних нагрузок:

- образованна температурных деформаций п расчета полей теркоде-

,л.^:..^;::.; :<: г.:;:--;-:,::ГГ.уг-.' .

ко-^га^нчого с пори^^.ч^^^ст:: 'К-'З.'.сч:-;;,

. г.•.•!;:. •;. р.".!;,„„-с'.г.ост:.;

■• н>/!;тог\;о,ли:;;.!! ^ •;<.!■';:•;.'

геонегрип. преде та-зля^-еЛ ';раг!: :Ч:т си'.еи^г» ■■

ной ооолочки с улеаентси сетчатой •:":,.■ .... •;. :. --^гр-т^ .: с переаеячой интенскогоетья:

- определения хараятврястик дефектов: протяженности на основе порогового метода с испольэоеамивл пространственного геометрического фильтра, ошкаеаайего зоны распологення реОар. и глубины залегания на основании реачпия дэцуерь.чЛ обратной задачи иестацинараон

3. Те«р<?тнчепш к ;ксп»2и«>?нгалоно обоснована воэнонность вняз-ления дефектов типа отслоений реоер пространственных сегчатах структур от оболочки п-:ге.-*. зег тройни гояографических интер-^ерог-раны нагреваемой иоеерхьостн контролируемо изделия и их последующего анализа ¡и преды*т наличия .аномалий е регулярной структуре ин-тер-герационких волос, хавактерной ала качественного игдвля э -внах расположения р'.бер,

1. и .лоп. •••• •.• :

гг.::.' хара^т п::: г:' а;-:.-.'I; с^узОо';:».

псП: г/.'.нтролпг.-уе^ого •• •

г исподь -93анг.?и разработа^погс псрогового шгтода,

ганн«г.> на г пет рации перепадов .те^яорату;.и с- качественна'! с де->,"?чтн->« «час гках зон расположения реоер сетчатой стрчг.тцрц, опис*.;-в-'еиих пространственный фильтрок. и глубины залегания - путек р«*?-йнч обратной задачи нестационарной теплопроводности в определ-заног. диапазоне конструктивная параяегрор контролируемого изделия.

Определены параметры проведения теплоголографкчесхиго контроля (. температура контролируемой поверхности, врсиенкыв характеристики регистрации полей тзрмод?фориациок.чнх синений и темпера-

тчпшх пил«!1 I н последовательность «^о операций.

б. На »сновании теоретически:-: -л экспериментальных исследований разработан теплоголографкяескнй дефектоскоп, вклпчзпэнй голографн-ческнй интерферометр. тепловизионный комплекс, систему технического зрения, BBti IB!i PC AT и специальное программное обеспечение.

Г. Экспериментальная проверка погренности теплоголографнческого контроля показала, что с досторерностьа 0.95.выявляется дефекты в зонах соединения оболочки с ребраки сетчатой структуры, размерами не менее 25 мм с погреете: тьв 4.4 ын M9.V» и определяется глубина их залегания на уровне 1.2 мм с погрешностью не у.чг.* 0.27 мм (232'.

ПГНПВНйЕ ПОНОШЕНИЯ ЛИГСЕРТПиИИ ОПЧГЛИКПВйНМ В СЛЕД'ВДГ/ РАБОТА*

! ,п..т -ip.ii- i'i.К.. р¿попчрт 5Л-.., Бчдаднн 0.11.. нораноь-з Е.В.. с мнчк'.ч- С.И. И'.тр'.'Л-'Гг.че'Л'.за аттестация методики тепловой дефектоскопии изделий и- полимерных композиционных материалов. /Тег. докл. конф. "ПроГ!".-' сивные методы нерззруваввего контроля в иааи-ностроении"Пермь. 1984. с.40.

2.Рапопорт Д.А.. Бчдаднн О.Н., Пахомов Е.А.. Абрамова Е.В. Решение обратной задачи для дефектонетрии в тепловом неразруваичем контроле. Тез.докл. IV Всесоюзного симпозиума "Негоды теории идентификации е задачах измерительной техники п метрологии". -Новосибирск. 1985.

3.Рапопорт Д.ft.. Бчдаднн О.Н., Смычков С.К-.. Абрамова Е.В. О повышении эффективности метода тепловой дефектонетрии. -Дефектоскопия. 1985. К Б. с.88-90.

4.Рапопорт Д.н., Бчдаднн O.K., Щипцов B.C.. Воробьев К.К.. Гои-балевскнй ft.Г.. Абрамова Е.В.. Пахимов Е.н. Модульный тепловой дефектоскоп. -Дефектоскопия. 1588. Н4. с.36-40.

5.Абрамова Е.В.. оудадин О.Н., Иихальченко А.П.. Чураев А.Л. Го-лографическая установка для регистрации голограмм крупногабаритных объектов. Тез.докл. 111 Йеаотраслевой кон«?. "Нераэрувавцие методы

контроля изделий из пол.нцернйх иатериалог". -Туапсе. 130". с.40—И.

б.Рапопорт Д.н.. Куц Д.В.. оудадик О.Н.. Аэрапоаа E.B. Соевчиен-но* состояние ц перспективы развития s«годов теплоеой тоиограф'лн. Tau se, с.44-49.

Г.Рапопорт Д.А., Будадин О.Н.. Ку? Д.В.. Задернлк В .Б.. йбраао-ва Е.В., Стеяенко Е.В. Тепловая томография. Оптические, радиовол-новне и тепловые методы и средства нераэруоавдего контроля качества изделий.: МеявуэовскнП сб. -Ленинград, 1989, с.104-105.

Абрамова Е.Б.. Будадин О.Н.. Нихальченко А П.. Чураев А.Л. Го лографпческая установка для регистрации голограмм крупногабаритных объектов. -Дефектоскопия. 1991. SU. с.90-91.

9,Британ A.C.. Рапопорт Д.А.. Будадин О.Н.. Сиыакина Н.И.. Абра нова Е.В. Теплоголографнческий неразрчзапнпй контроль изделий из по лныеркых коапоэиц!'»ннах иате-ри-хлив. -Дефектоскопия. 1990.Н11 .с.82-90.

Ю.Рапопорт Д.А.. Будадин О.Н.. Абрамова Е.В. Тепловой томограф на базе теплоеиэионного комплекса "Радуга-4". /Тез.докл. XII Всесо-вэи. науч.-техн.конф. "йеразрчвааане физические иетодн контроля", ч.4. - Свердлоеск. 1390, с. 59-60.

П.йОраыова Е.Б.. Зудадпн 0.Н.. Винокуров «-.А., Задер-изл-: В.Б.. Рапопорт Д.8. Тепловая тоаогра? ?я. /Тез.докл. Всесокзк. науч.-техн. конф. "Оптические. радноэолкоеые и. тепловые 'ieTosi: и средства нера-зруваиазго контроля качества проыиаяеккои продукции".-Саратов.1991.

12.Абрамова Е.В.. Будадин Q.H., Потапов А.И.. Рапопорт Д.А. Теплоголографпчесшш кераэрцзаяцнй контроль слоккопрофильках кзде-лип пз пояийзркых композиционных материалов. 'Тан ге.

П.Абрамова Е.5.. Будадин О.Н., Винокуров A.A., Задеркак В.Б., Рапопорт Д.й. Тепловой тонограф на 6а..е тепяовизионного коцплокс; "Радуга-5". /Тез.докл. 9 Всессазк. нокф. "Теплоэизионяие прибор* для медицины и неразрунаэцего контроля э проаа; юнностя" Te-lfi-Oi. Красногорск, IS51.

L4.ft6paaoea Е.В., Будадин O.K., Потапов А.й., Рапопорт Д.Й.