Диагностика конструкций методом электронной ширографии и спекл-интерферометрии

Подробности

Опубликовано 30.10.2015 15:28

Просмотров: 2283

Развитие современных отраслей промышленности ставит все новые задачи, направленные на повышение работоспособности и надежности конструкций. Для их решения необходимы новые методы неразрушающего контроля, позволяющие получать оперативную, более точную информацию об объекте контроля. К ним относятся методы электронной спекл-интерферометрии и ширографии.

Электронная ширография является наиболее интенсивно развивающимся когерентным оптическим методом исследования конструкций, который позволяет бесконтактно исследовать поверхность объекта, не повреждая ее.

Суть метода

Суть метода электронной ширографии состоит в следующем. Контролируемый объект частично или полностью освещается с помощью лазера когерентной световой волной, которая при отражении от его поверхности попадает на сдвиговый элемент, размещенный перед объективом ССД-камеры. В плоскости изображения ССД-камеры появляются два смещенных изображения контролируемого объекта. Интерференция световых волн образует хаотическую ми-кроинтерференционную спекл-картину, которая с помощью ССД-камеры вводится в компьютер. Полученные микроин-терференционные спекл-картины, записанные для двух состояний (до и после нагружения), сравниваются и обрабатываются с целью получения макроинтерференционных полос (широграммы), которые несут информацию о производных от компонент вектора перемещений точек поверхности. Концентрация напряжений и деформаций в зоне дефектов под действием нагрузки проявляется в виде локальной особенности на картине интерференционных полос.

При выполнении неразрушающего контроля качества элементов конструкций используется компактная ширографическая установка, в комплект которой входят одномодовый лазер для освещения поверхности исследуемого объекта, ширографический интерферометр, формирующий изображение объекта, ССД-камера для записи и передачи изображения в компьютер для получения и обработки интерференционных картин полос.

Разработана технология неразрушающего контроля элементов конструкций методом электронной ширографии, которая предоставляет большие возможности для выявления различных типов дефектов. Она применена для контроля качества тонколистовых металлических панелей, полученных с использованием дуговой точечной сварки; сотовых панелей, используемых в авиационной промышленности; тонкостенной трубы из стеклопластика; конической оболочки из углеродных композиционных материалов, используемых в аэрокосмической технике и других конструкций из металлических и неметаллических материалов.

Исследование остаточных напряжений методом электронной спекл-интерферометрии

Существенное влияние на работоспособность и качество сварных конструкций оказывают остаточные напряжения, определение которых, как правило, сопряжено с большими трудностями. Созданы технология и компактная аппаратура для оперативного определения остаточных напряжений с помощью метода электронной спекл-интерферометрии и сверления несквозного отверстия. Компьютерная программа позволяет получить количественные значения остаточных напряжений.

Разработанную методику и созданную аппаратуру применяли для определения остаточных напряжений в различных конструкциях. Исследовалось влияние технологии сварки на остаточное напряженное состояние сварных соединений высокопрочных сталей. Исследовались остаточные напряженные состояния сварного диска ротора газотурбинного двигателя, оболочки из алюминиевого сплава, узла крепления авиационного двигателя и других типов конструкций.

Предложен принципиально новый неразрушающий способ упругой разгрузки остаточных напряжений, заключающийся в пропускании через локальный участок по толщине материала, изменяющегося по определенному закону импульса электрического тока высокой плотности, прохождение которого через исследуемый участок вызывает в нем электродинамические процессы, что приводит к релаксации остаточных напряжений. Проведены тестовые эксперименты, которые показали перспективность использования неразрушающей упругой разгрузки остаточных напряжений путем введения в контролируемую зону импульса тока.