5 курс 2 семестр / Основы научных исследований / ONI_laba1

6

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра приборов контроля и систем экологической безопасности

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА

По дисциплине «Основы научных исследований»

Выполнил студент Абакумова М.В.

Специальность 190100

Факультет ФТ и АУМ

Курс IV Шифр 424030 Л 240

Санкт-Петербург

2008

Лабораторная работа

СОПОСТАВИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ СПОСОБОВ КОНТРОЛЯ ДЕФЕКТОВ В ИЗДЕЛИИ.

РАЗРАБОТКА УЧЕБНОЙ ЗАЯВКИ НА ИЗОБРЕТЕНИЕ

Цель работы:

Изучение и анализ двух способов низкочастотного акустического контроля качества изделия. Использование результатов анализа рассматриваемых способов для подготовки учебной заявки на изобретение.

Основные теоретические положения:

1. Эффективным способом контроля качества изделий является резонансный, основанный на определении собственных частот различных форм колебаний изделий. Связь между частотой собственных колебаний стержня из упругого изотропного материала f₀, его размерами, массой m и динамическим модулем упругости Е выражается зависимостью:

, где

J – момент инерции поперечного сечения;

l – длина стержня;

k – коэффициент, зависящий от формы колебаний и вида закрепления концов стержня.

Чувствительность способа ограничена, так как заметные изменения параметров колебаний изделия происходят при существенных изменениях в структуре материала.

2. Наиболее информативным в рассматриваемой задаче оценки качества изделий может являться способ, основанный на явлении субгармонического резонанса. В изделии, подвергающемся действию возмущения, возбуждаются колебания с большими амплитудами на частотах, кратных основной частоте изменения возмущения.

В настоящей работе испытуемым является стержневой образец. При оценке качества образца используются указанные выше способы. По результатам испытаний производится сравнение способов и выбирается наиболее информативный. Работа завершается составлением проекта учебной заявки на изобретение.

Описание лабораторной установки:

Работа выполняется на установке, предназначенной для измерения частот собственных колебаний образцов из различных материалов в диапазоне 100-10000 Гц резонансным способом. Блок-схема установки представлена на рис. 1. В состав установки входит прибор ИЧЗ-9 и испытательный стенд.

Прибор ИЧЗ-9 содержит генератор низкочастотных колебаний, усилитель, электронно-лучевой индикатор и два преобразователя. Механические колебания изделия возбуждаются преобразователем, питающимся от генератора. Механические колебания изделия вторым преобразователем преобразуются в электрические и после усиления поступают на вертикально отклоняющиеся пластины электронно-лучевой трубки и на индикатор. Частоты собственных колебаний образца определяются по максимуму вертикального отклонения луча электронно-лучевого или стрелочного индикатора.

Рис. 1. Блок-схема лабораторной установки

Испытательный стенд содержит станину с двумя направляющими стержнями, по которым перемещаются корпуса с заключенными в них преобразователями. На стержне размещаются и закрепляются передвижные опоры для установки испытуемых образцов. В опорной станине стенда имеется шасси с элементами присоединения, питания и коммутации преобразователей.

При измерении амплитуд колебаний образцов на частоте возбуждения и кратных гармониках используется прецизионный шумомер типа 2203 с набором третьоктавных фильтров типа 1616 фирмы «Брюль и Къер».

Результаты экспериментальных исследований:

Изучение и анализ двух способов низкочастотного акустического контроля качества изделия.

№ образца		1-й способ	2-й способ
1	0	860	430	35
2	0,08	850	425	40
3	0,32	770	385	55

Рис. 2.

Рис. 3.

Вывод:

Резонансный способ контроля качества изделий, основанный на определении собственных частот колебаний изделий имеет недостаточную чувствительность, так как заметные изменения параметров колебаний изделия происходят при существенных изменениях в структуре материала. Способ, основанный на явлении субгармонического резонанса наиболее информативен для выявления дефектов малых размеров.

Описание заявки на изобретение:

Объектом изобретения является способ дефектоскопии изделий класса G01N 29/00, 29/04 международной классификации изобретений.

Изобретение относится к неразрушающему контролю материалов и изделий.

Известен способ дефектоскопии изделий, заключающийся в возбуждении в изделии колебаний резонансной частоты и определении дефектности изделия по этой частоте. Однако указанный способ обладает недостаточной чувствительностью, т.е. не позволяет выявить дефекты малых размеров.

Целью настоящего изобретения является повышение чувствительности результатов контроля дефектов в изделии.

Указанная цель достигается тем, что в способе дефектоскопии изделия, заключающейся в возбуждении в изделии колебаний резонансной частоты, собственных колебаний изделия осуществляет последовательное возбуждение изделия с частотой, равной половине собственной частоты, определении амплитуды колебаний изделия с этой частотой, сопоставление значения амплитуды с эталонным и по отклонению амплитуды от эталонного значения судят о дефектности изделия.

Формула изобретения:

Способ дефектоскопии изделий, заключающийся в возбуждении в изделии колебаний резонансной частоты и определении частоты собственных колебаний изделия, отличающийся тем, что с целью повышения чувствительности контроля дефектов в изделии, возбуждают колебания с частотой в два раза меньшей собственной частоты, определяют амплитуду колебаний изделия с этой частотой и, сопоставляя значение этой амплитуды с эталонной, по отклонению от эталона судят о дефектности изделия.