2797.Метод регистрации сигналов акустической эмиссии применительно к иссл

щелчком мыши открыть окно настройки первого канала (рис. 20), в левом верхнем углу появится предупреждение об установленном непрерывном режиме регистрации данных акустической эмиссии (безпороговый режим). Выставить в пункте Hit Definition Settings (параметры определения импульса) для Rearm time [ms] (время перевооружения) значение 0,4 мс. Убедиться, что в пункте Digital Filter Settings (параметры цифровых фильтров) выставлены значения 25–850 kHz.

Затем нажать на кнопку «Next Chan» и повторить настройки для второго канала. Нажать кнопку «OK».

Рис. 20. Параметры регистрации сигналов.

Окно Acquisition Parameter Setup, вкладка AE-Channels

6. Открыть вкладку Parametric (внешние параметры) (рис. 21). Убедиться, что в верхней таблице для 0-го и 1-го каналов выставлены значения 10 V. В пункте Parametric Timing (временные параметры) для Interval [s] (интервал) выставить значение 0,001 с, для Clock [ms] (Таймер) – 1 мс.

Нажать кнопку «OK» в правом нижнем углу. На этом настройка параметров регистрации завершена.

III. Проведение испытания и запись сигналов акустической эмиссии

1. В окне Acquisition запустить вкладку Go to data acquisition (step 4).

32

Откроется окно Disk Space Allocation (выделение дискового пространства) (рис. 22), в котором задаётся размер резервируемого дискового пространства для АЭ- и TR-данных. Выставить

Рис. 21. Параметры регистрации сигналов.

Окно Acquisition Parameter Setup, вкладка Parametric

Рис. 22. ОкноGo to data acquisition. Выделениедисковогопространства

33

верхний ползунок на значение в диапазоне от 2 до 3 Гб, нижний – от 10 до 13 Гб. Нажать «OK».

Откроется окно регистрации данных акустической эмиссии

(рис. 23).

Рис. 23. Окно регистрации сигналов акустической эмиссии

2.Убедиться, что нагружающая система готова к проведению испытаний и совместно с началом нагружения запустить регистрацию данных акустической эмиссии.

3.После окончания испытания нажать кнопку «Stop» и за-

крыть окно Acquisition.

IV. Обработка зарегистрированных сигналов акустической эмиссии

После завершения эксперимента все данные сохраняются

вуказанной ранее папке. С помощью системы обработки АЭ данных Visual AE строится таблица, в которую входят значения основных параметров. Затем с помощью программ

34

MathCAD, Statistica строятся графики зависимости нагрузки и амплитуды от перемещений, ступенчатая диаграмма распределения энергии и в относительных координатах распределение значений пиковых амплитуд. На рис. 24 и 25 приведены примеры построения.

Рис. 24. Пример графиков зависимости нагрузки, амплитуды и энергии от перемещений

35

6. ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СИСТЕМЫ РЕГИСТРАЦИИ СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ

6.1. Экспериментальное исследование процесса накопления повреждений углеродных композиционных материалов на базе регистрации сигналов акустической эмиссии

Исследование включало в себя проведение механических испытаний на растяжение и сжатие плоских образцов с непрерывной регистрацией сигналов акустической эмиссии в процессе нагружения [17, 18]. Образцы были изготовлены из углеродного композиционного материала с разных технологических этапов с наполнителем в виде ткани саржевого переплетения. На рис. 26 приведен вид процесса испытаний.

Рис. 26. Испытательная система «Instron 5882» с видеоэкстензометром «AVE Instron» и установкой регистрации сигнала акустической эмиссии «Vallen AMSY-6» в процессе испытания образца на растяжение

37

Для обеспечения процесса разрушения образцов для испытаний на сжатие в пределах рабочей части и во избежание их продольного расслоения и потери устойчивости концевые части образцов были усилены стеклопластиковыми накладками [14]. Материал накладок был выбран с учетом рекомендаций отечественного (ГОСТ 25.602) и зарубежного (ASTM D 3039) стандартов. На рис. 27 приведены эскизы образцов для испытаний. Толщина образцов для двух типов испытаний составляла 3,30 ± 0,05 мм. Испытанияпроводилисьпри комнатнойтемпературе.

Рис. 27. Эскизы образцов для испытаний на растяжение (а) и сжатие (б)

В качестве нагружающей машины использовалась универсальная электромеханическая система «Instron 5882». Для определения продольных деформаций применялся бесконтактный видеоэкстензометр AVE, измерительная база которого при испытаниях на растяжение составляла 30 мм, при испытаниях на сжатие 10 мм. Образцы нагружались с постоянной скоростью передвижения траверсы 10 мм/мин при растяжении и 2 мм/мин при сжатии. В процессе испытаний велась непрерывная запись сигналов акустической эмиссии с помощью системы «AMSY-6» и преобразователей AE 105A. Преобразователи крепились на образец через слой контактного геля для обеспечения максимального сцепления с поверхностью образцов. Проводилась

38

синхронизация нагружающей системы, видеоэкстензометра и системы регистрации сигналов акустической эмиссии между собой [10, 19].

На основании полученных данных строились графики зависимости нагрузки (N) и параметров АЭ (пиковая амплитуда, энергетический параметр) от перемещений (u). Также строились распределения значений пиковых амплитуд по количеству сигналов, зарегистрированных с такими значениями (M).

Для сопоставления механизмов разрушения с данными регистрации сигналов АЭ были использованы данные для углеродных композитов, полученные в работах [26, 27, 30, 32], согласно которым можно выделить два основных диапазона значений пиковых амплитуд регистрируемых сигналов: от 30 до 60 дБ для растрескивания матрицы и нарушения адгезии между компонентами и от 60 до100 дБ длявытягиванияиразрывовволокон.

На рис. 28 приведены типовые диаграммы, построенные по результатам испытаний на растяжение образцов углеродных композиционных материалов с высокотемпературной обработкой наполнителя (УКМ-1) и без нее (УКМ-2). Как видно из графиков, величина разрушающей нагрузки для УКМ-1 почти в два раза меньше, чем для УКМ-2, то же отмечается для перемещений. Характер распределения энергетического параметра для обоих материалов схож: постепенное увеличение значений и резкий всплеск в момент разрушения (см. рис. 28, б, д). При этом величина параметра для УКМ-1 во много раз меньше, чем для УКМ-2. Также и в том, и в другом случае происходит постепенное увеличение значений пиковых амплитуд (см. рис. 28, в, е). Таким образом, согласно распределению материал в процессе испытания постепенно накапливает повреждения, при достижении максимальной нагрузки происходит их лавинообразный рост, приводящий к разрушению материала.

На рис. 29 изображено распределение сигналов АЭ по значениям пиковых амплитуд для УКМ-1 и УКМ-2. Согласно данному графику максимальное количество сигналов для обоих

39