Акустическая эмиссия при испытании композитных материалов
В данной работе выполнена оценка возможности применения метода АЭ на базе аппаратуры типа ЕМА для контроля композиционного материала Udo UD CST 150/300 на основе связующего ARALDITE 564. Выполнена проверка локации координат источников АЭ на ненагруженной пластине и образцах, подвергнутых статическом...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
|---|---|
| Дата: | 2018 |
| Автори: | , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167599 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Акустическая эмиссия при испытании композитных материалов / С.А. Недосека, А.Я. Недосека, М.А. Шевцова, А.Н. Гурьянов, А.А. Вамболь // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 4. — С. 36-40. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859717374263951360 |
|---|---|
| author | Недосека, С.А. Недосека, А.Я. Шевцова, М.А. Гурьянов, А.Н. Вамболь, А.А. |
| author_facet | Недосека, С.А. Недосека, А.Я. Шевцова, М.А. Гурьянов, А.Н. Вамболь, А.А. |
| citation_txt | Акустическая эмиссия при испытании композитных материалов / С.А. Недосека, А.Я. Недосека, М.А. Шевцова, А.Н. Гурьянов, А.А. Вамболь // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 4. — С. 36-40. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Техническая диагностика и неразрушающий контроль |
| description | В данной работе выполнена оценка возможности применения метода АЭ на базе аппаратуры типа ЕМА для контроля композиционного материала Udo UD CST 150/300 на основе связующего ARALDITE 564. Выполнена проверка локации координат источников АЭ на ненагруженной пластине и образцах, подвергнутых статическому нагружению. Проверена возможность выделения различных стадий нагружения по сигналам АЭ. Показано, что исследуемый композиционный материал является контролепригодным с точки зрения метода АЭ, позволяет определять координаты источников АЭ с достаточно высокой точностью при тестовом прозвучивании и излучает волны АЭ в процессе деформирования и разрушения. При наличии концентраторов можно с достаточной для практики точностью определить их местоположение в процессе нагружения образца. При проведенных АЭ испытаниях образцов на растяжение выделено две разделенные во времени группы событий, первая из которых возникает вскоре после начала нагружения, а вторая непосредственно перед разрушением и в процессе его. Отмечено резкое двукратное повышение уровня непрерывной АЭ при регистрации предразрушающего состояния и момента разрушения. Отмечена принципиальная возможность создания методики контроля композитов с применением АЭ технологии и прогнозированием их состояния после дополнительных исследований с целью четкой отработки критериев, характеризующих разрушение.
У даній роботі виконана оцінка можливості застосування методу АЕ на базі апаратури типу ЕМА для контролю композиційного матеріалу Udo UD CST 150/300 на основі зв´язуючого ARALDITE 564. Виконано перевірку локації координат джерел АЕ на ненавантаженій пластині і зразках, підданих статичному навантаженню. Перевірена можливість виділення різних стадій навантаження за сигналами АЕ. Показано, що досліджуваний композиційний матеріал є контролепридатного з точки зору методу АЕ, дозволяє визначати координати джерел АЕ з досить високою точністю при тестовому прозвучуванні і випромінює хвилі АЕ в процесі деформування і руйнування. При наявності концентраторів можна з достатньою для практики точністю визначити їх місце розташування в процесі навантаження зразка. При проведених АЕ випробуваннях зразків на розтяг виділено дві розділені у часі групи подій, перша з яких виникає незабаром після початку навантаження, а друга безпосередньо перед руйнуванням і в процесі його. Відзначено різке дворазове підвищення рівня безперервної АЕ при реєстрації передруйнівного стану і моменту руйнування. Відзначено принципову можливість створення методики контролю композитів із застосуванням АЕ технології і прогнозуванням їх стану після додаткових досліджень з метою чіткого відпрацювання критеріїв, що характеризують руйнування
Possibility of application of AE method based on EMA type instrumentation to control composite material Udo UD CST 150/300 with ARALDITE binder 564 was assessed in this work. Verification of the location of AE source coordinates was performed on an unloaded plate and on samples under static loading. Possibility of separation of different loading stages by AE signals was checked. It is shown that the studied composite material is testable from the viewpoint of AE method, allows determination of AE source coordinates with sufficiently high accuracy at test sounding and emits AE waves during deformation and fracture. In the presence of concentrators it is possible to determine their location during sample loading, with sufficient degree of accuracy for practical purposes. During the conducted AE testing of samples for tensile testing, two groups of events separated in time were singled out. The first of them appears soon after the start of loading, and the second one – directly before fracture and during it. An abrupt two times increase of the continuous AE level was noted at recording of the pre-fracture state and the moment of fracture. A fundamental possibility of development of the composites control procedure with AE technology application and prediction of their state after additional studies with the purpose of precise determination of the criteria, characterizing fracture, is noted.
|
| first_indexed | 2025-12-01T08:18:32Z |
| format | Article |
| fulltext |
36 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №4
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ
УДК 621.19.40 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tdnk2018.04.04
АКУСТИЧЕСКАЯ ЭМИССИЯ ПРИ ИСПЫТАНИИ
КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
С. А. НЕДОСЕКА1, А. Я. НЕДОСЕКА1, М. А. ШЕВЦОВА2, А. Н. ГУРЬЯНОВ1, А. А. ВАМБОЛЬ2
1ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины. 03150, г. Киев, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
2Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского «Харьковский авиационный институт». 61070,
г. Харьков, ул. Чкалова 17. E-mail: khai@khai.edu
Композиционные материалы, в том числе и на основе нитей углерода, обеспечивающие вместе с необходимой проч-
ностью достаточно большую экономию в весе создаваемой конструкции любой формы и позволяющие реализовать
уникальные характеристики при их использовании, находят все более широкое применение при создании конструкций
и требуют разработки надежного неразрушающего метода оценки их состояния, в том числе в процессе эксплуатации.
В данной работе выполнена оценка возможности применения метода АЭ на базе аппаратуры типа ЕМА для контроля
композиционного материала Udo UD CST 150/300 на основе связующего ARALDITE 564. Выполнена проверка локации
координат источников АЭ на ненагруженной пластине и образцах, подвергнутых статическому нагружению. Проверена
возможность выделения различных стадий нагружения по сигналам АЭ. Показано, что исследуемый композиционный
материал является контролепригодным с точки зрения метода АЭ, позволяет определять координаты источников АЭ с
достаточно высокой точностью при тестовом прозвучивании и излучает волны АЭ в процессе деформирования и раз-
рушения. При наличии концентраторов можно с достаточной для практики точностью определить их местоположение
в процессе нагружения образца. При проведенных АЭ испытаниях образцов на растяжение выделено две разделенные
во времени группы событий, первая из которых возникает вскоре после начала нагружения, а вторая непосредственно
перед разрушением и в процессе его. Отмечено резкое двукратное повышение уровня непрерывной АЭ при регистра-
ции предразрушающего состояния и момента разрушения. Отмечена принципиальная возможность создания методики
контроля композитов с применением АЭ технологии и прогнозированием их состояния после дополнительных иссле-
дований с целью четкой отработки критериев, характеризующих разрушение. Библиогр. 8, табл. 1, рис. 7.
К л ю ч е в ы е с л о в а : акустическая эмиссия, композиционные материалы, стадия нагружения, деформирование,
локация координат, предразрушающее состояние, контроль
В последнее время в конструкциях машино-
строения все шире применяются композиционные
материалы, в том числе и на основе нитей углеро-
да, обеспечивающие вместе с необходимой проч-
ностью достаточно большую экономию в весе
создаваемой конструкции любой формы и позво-
ляющие реализовать уникальные характеристи-
ки за счет их применения. Поэтому исследование
прочности этих материалов, их контроль на всех
стадиях создания, контроль состояния готовой
конструкции в процессе эксплуатации является
важной задачей. В этом случае большое значение
может иметь технология оценки состояния мате-
риала на основе акустической эмиссии (АЭ тех-
нология [1, 2]), показавшая удовлетворительные
результаты при оценке состояния конструкций,
созданных на основе обычных однородных мате-
риалов. Такое применение АЭ является обычной
практикой уже в течение многих лет [2–4]. Одна-
ко, учитывая неоднородность свойств композици-
онных материалов по направлениям приложенной
нагрузки, необходимы исследования, которые по-
зволят определить место АЭ технологии в практи-
ке контроля конструкций из композитов.
Принципиальным ответом на этот вопрос бу-
дут результаты исследований, в том числе механи-
ческих испытаний этих материалов, с применени-
ем АЭ аппаратуры. В данной работе рассмотрено
применение для этих целей аппаратуры на основе
последних достижений в области АЭ технологии.
В рамках международного проекта Aero-UA
Институтом электросварки им. Е. О. Патона НАН
Украины была проведена серия AЭ испытаний об-
разцов из композитного материала Udo UD CST
150/300 на основе связующего ARALDITE 564
(механические свойства приведены в таблице),
изготовленных Национальным аэрокосмическим
университетом им. Н. Е. Жуковского «Харьков-
ский авиационный институт».
Первоначальная цель исследования заключа-
лась в определении принципиальной тестируемо-
сти этого композиционного материала с использо-
ванием датчиков, оборудования и АЭ технологий,
реализованных с использованием приборов
EMA-4 [5] (рис. 1). Отметим в качестве допол-
нительной информации, что положительные ре-
зультаты при исследовании технических возмож-
ностей метода АЭ для контроля углепластиков,
используемых в аэрокосмической технике, уже
получали другие исследователи, причем достаточ-
но давно [6], и до сегодняшнего дня эти работы
продолжаются [7], что говорит об их актуально-
© С. А. Недосека, А. Я. Недосека, М. А. Шевцова, А. Н. Гурьянов, А. А. Вамболь, 2018
37ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №4
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ
сти. В данной работе проведена оценка возмож-
ности применения приборов ЕМА, разработан-
ных Институтом электросварки им. Е.О . Патона
НАН Украины, для обнаружения повреждений и
контроля состояния композитных конструкций на
основе углепластика.
Предоставленный образец углепластика
представлял собой тонкую пластину размером
310×260×2,1 мм.
Исследования на акустическую проводимость
материала и точность локации координат источ-
ников АЭ сигналов на плоскости проводили с ис-
пользованием четырех датчиков ДАЭ-01, каждый
из которых поочередно использовался в качестве
генератора акустических волн. Датчики размеща-
ли на небольшом расстоянии от края образца, так
что образовали локационную антенну размером
230×200 м. После проверки акустической прово-
димости первоначальная пластина была разрезана
на полосы 310×30 мм, которые использовали в ка-
честве образцов для испытаний на разрыв. Часть
образцов была ослаблена круговыми концентрато-
рами (рис. 2) с целью установления возможности
их локации методом АЭ в процессе нагружения.
Первые же опыты показали, что исследуемый
материал обладает высокой акустической чув-
ствительностью, сравнимой с таковой у многих
металлов. Прохождение AЭ волн через материал
было нормальным. Возможность определения ко-
ординат сигналов была обеспечена с достаточной
точностью. Кроме того, было выполнено ручное
простукивание образца тонким металлическим
стержнем в разных направлениях, при этом коор-
динаты также определялись хорошо.
При определении местоположения источников
АЭ с использованием датчиков в качестве генерато-
ра волн скорости волн АЭ в материале подбирались
таким образом, чтобы расчетные координаты сигна-
лов АЭ, излученных датчиками, а затем принятых
АЭ прибором, максимально точно совпали с коор-
динатами датчика-излучателя. Здесь сразу сказался
эффект анизотропии исследуемого материала.
Если при прозвучивании металлов скорости
в продольном и поперечном направлениях обыч-
но практически не отличаются и составляют от 3
до 5 мм/мкс, то для материала Udo UD CST эти
скорости отличаются почти в два раза. Добиться
картины, приведенной на рис. 3, удалось, задав
скорости 8 мм/мкс в направлении Х, соответству-
ющем короткой стороне пластины, и 4 мм/мкс в
Т а б л и ц а . Механические свойства углепластика Udo UD CST 150/300 на основе связующего ARALDITE 564
Характеристика Значение Коэффициент вариации, %
Модуль упругости при растяжении в направлении основы ткани E1Р, ГПа 161,48 8,59
Предел прочности при растяжении в направлении основы ткани F1P, МПа 1811,3 7,14
Модуль упругости на сжатие в направлении основы ткани E1С, ГПа 121,84 6,88
Предел прочности при сжатии в направлении основы ткани F1С, МПа 458,3 21,14
Коэффициент Пуассона µ12 при растяжении 0,26 13,96
Коэффициент Пуассона µ12 при сжатии 0,3 8,22
Модуль упругости в направлении утка ткани E2, ГПа 9,9 9,87
Предел прочности при растяжении в направлении утка ткани F2P, МПа 11,6 28,64
Коэффициент Пуассона µ21 0,064 35,6
Разрушающее напряжение σв, для (±45°), МПа 162,0 12,93
Модуль сдвига G12, ГПа 4,317 4,93
Напряжение F12, МПа кгс/мм2 35,5 7,67
Разрушающее напряжение σв при сжатии образца (±45°), МПа 143,0 8,04
Модуль упругости при сжатии образца (±45°), ГПа 17,88 27,62
Рис. 1. Приборы ЕМА-4 (Evaluation of Materials Ability) в 4-х
и 16-ти канальном варианте
Рис. 2. Образец с хорошо видимой армированной структу-
рой материала (а) и образец с круговыми концентраторами
после разрыва (б)
38 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №4
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ
направлении Y, соответствующем длинной сторо-
не. Отметим, что в программе ЕМА-3.9 [8], кото-
рая использовалась при испытаниях, центры аку-
стической активности, объединенные в кластеры,
показаны флажками, цвет которых отображает ам-
плитуду последнего вошедшего в кластер события
АЭ, а число рядом с флажком показывает, сколько
событий АЭ попало в кластер.
Результаты определения скоростей волн АЭ под-
тверждаются и ручным простукиванием пластины
в отдельных точках, расположенных по диагонали
(рис. 4). Как видим, координаты мест ударов по пла-
стине хорошо ложатся на условную диагональ.
Представленные опыты неоднократно повто-
ряли. Результаты их обработки показали, что,
во-первых, данный материал является контроле-
пригодным с точки зрения АЭ и, во-вторых, обе-
спечивает необходимую точность определения ко-
ординат источников АЭ.
Определение скоростей волн АЭ в материале яв-
ляется необходимым этапом перед его механиче-
скими испытаниями, поскольку при их проведении
требуется определять координаты возникших источ-
ников АЭ излучения и определять их характер и сте-
пень влияния на общее состояние материала.
Дальнейшие испытания материала проводили
путем растяжения образцов размером 310×30 мм
в разрывной машине с жесткими условиями на-
гружения. Для исследований применялась аппара-
тура ЕМА-3. Для локации координат источников
АЭ использовали 2 датчика, расстояние между ко-
торыми в разных экспериментах варьировали.
Первые испытания проводили на образцах без
концентраторов и показали, что в процессе нагру-
жения акустическая эмиссия возникает в различ-
ных точках по длине образца и распределена до-
статочно равномерно (рис. 5, а).
В то же время появление событий АЭ не явля-
ется равномерным во времени и можно четко вы-
делить две группы таких событий – одну в начале
нагружения, вторую непосредственно перед раз-
рушением. Отметим также, что перед разрушени-
ем происходит резкий подъем уровня непрерыв-
ной АЭ в 2 раза (рис. 5, б).
Испытания образца с концентраторами пред-
ставляют значительный интерес, поскольку их
фиксация методом АЭ на образце может служить
основой для определения местоположения кон-
центраторов в реальных конструкциях. Схема об-
разца с круговыми концентраторами диаметром 5,
3 и 2 мм, соответственно, приведена на рис. 6.
В случае нагружения образца с концентрато-
ром картина несколько отличается от представ-
ленной на рис. 5. События АЭ образуют более
крупные кластеры, что говорит о присутствии в ма-
териале очагов концентрации, в которых разруше-
Рис. 3. Результаты прозвучивания пластины встроенным в
датчики генератором акустических сигналов. Высокая точ-
ность определения координат видна на рисунке (центры аку-
стической активности показаны флажками и совпадают с ме-
стами расположения датчиков АЭ)
Рис. 4. Результаты прозвучивания пластины путем ручного
простукивания металлическим стержнем. Центры акустиче-
ской активности показаны флажками и совпадают с местами
ударов по пластине
Рис. 5. Результаты испытания образца с концентраторами:
а – распределение АЭ по длине образца; б – амплитуда АЭ
(А, столбчатый график) и непрерывная АЭ (Av, линейный
график) в зависимости от времени
Рис. 6. Схема образца с концентраторами. (* – расстояния до
датчиков и между датчиками; ** – растояния от захватов раз-
рывной машины)
39ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №4
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ
ние развивается наиболее интенсивно. Несмотря на
малые отверстия в образце, полученные путем свер-
ления, зона развития разрушения вблизи каждого из
них превышает размеры самих отверстий.
Из представленных на рис. 7, а кластеров, об-
разованных путем обработки событий АЭ, три
средних соответствуют местам расположения кон-
центраторов с достаточно высокой точностью.
АЭ показывает центр кластера в точке 47 мм, в
то время как центр отверстия концентратора от-
стоит от датчика АЭ на 52,5 мм. Второй кластер
имеет центр 78 мм при центре соответствующего
отверстия 72,5 мм. Третий – 102 и 92,5 мм, соответ-
ственно. Для первых двух кластеров разница в опре-
делении координат источника АЭ, т. е. концентрато-
ра, составляет 5,5 мм при том, что рекомендуемая
погрешность измерений не должна превышать 5 %
от расстояния между близлежащими датчиками АЭ,
в данном случае это 7,5 мм. Немного большая по-
грешность для третьего кластера хорошо объяснима
тем, что соответствующий ему концентратор напря-
жений имеет наименьший диаметр, и, соответствен-
но, зона формирования разрушения вблизи этого
концентратора имеет меньшие размеры, чем вблизи
остальных. Разрушение образца произошло по от-
верстию концентратора с наибольшим диаметром.
Причиной этого, помимо более широкого поля вли-
яния концентратора напряжений вблизи отверстия,
также послужило и максимальное исключение мате-
риала в процессе сверления, что дало наименьшую
площадь сечения образца для восприятия нагрузки.
Из этого можно сделать дополнительный вывод
о том, что наиболее важным представляется более
четкое, чем в материале без концентратора, появ-
ление плотной группы событий АЭ на начальной
стадии нагружения. Это говорит о возможности
раннего обнаружения проблем с нарушением проч-
ности и целостности данного материала.
Появление, как и в случае образца без концен-
тратора, двукратного скачка непрерывной АЭ перед
разрушением также свидетельствует о применимо-
сти метода АЭ для своевременного обнаружения
процесса трещинообразования. Полученные ре-
зультаты говорят о принципиальной возможности
создания методики применения метода АЭ на прак-
тике при контроле композитных материалов по-
добного типа. Для этого требуются дальнейшие
исследования в этом направлении и получение на-
бора статистических данных, которые позволили
бы установить необходимые критерии безопасности
эксплуатации конструкций из композиционных ма-
териалов при их мониторинге методом АЭ.
Выводы
1. Исследования показали, что композици-
онный материал Udo UD CST 150/300 на основе
связующего ARALDITE 564 является контроле-
пригодным с точки зрения метода АЭ, позволяет
определять координаты источников АЭ с доста-
точно высокой точностью при тестовом прозвучи-
вании и излучает волны АЭ в процессе деформи-
рования и разрушения.
2. АЭ при проведенных испытаниях образцов
образует две разделенные во времени группы со-
бытий. Первая возникает вскоре после начала на-
гружения. Вторая регистрируется непосредствен-
но перед разрушением и в процессе его, вплоть до
полного разделения образца на части.
3. При наличии концентраторов метод АЭ по-
зволяет с достаточной для практики точностью
определить их местоположение в процессе нагру-
жения образца.
4. Важным для регистрации предразрушающе-
го состояния и момента разрушения в проведен-
ных экспериментах представляется резкое дву-
кратное повышение уровня непрерывной АЭ.
5. Создание методики контроля композитов с
применением АЭ технологии и построения алго-
ритма прогнозирования разрушения материала на
основе приборов серии ЕМА возможно, но требует
дополнительных исследований с целью четкой от-
работки критериев, характеризующих разрушение.
Список литературы
1. Недосека А. Я. (2008) Основы расчета и диагностики
сварных конструкций. Б. Е. Патон (ред.). Киев, Индпром.
2. Патон Б. Е., Лобанов Л. М., Недосека А. Я. и др. (2012)
Опыт ИЭС им. Е. О. Патона в области акустико-эмисси-
онного контроля. Техническая диагностика и неразруша-
ющий контроль, 1, 7–22.
3. Патон Б. Е., Лобанов Л. М., Недосека А. Я. и др. (2014)
О применении АЭ технологии при непрерывном мони-
Рис. 7. Результаты испытания образца без концентраторов:
а – распределение АЭ по длине образца; б – амплитуда АЭ
(А, столбчатый график) и непрерывная АЭ (Av, линейный
график) в зависимости от времени
40 ISSN 0235-3474. Техн. диагностика и неразруш. контроль, 2018, №4
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ РАЗДЕЛ
торинге трубопроводов энергетических комплексов, ра-
ботающих при высокой температуре. Там же, 3, 7–14.
4. Патон Б. Е., Лобанов Л. М., Недосека А. Я. и др. (2016)
Интеллектуальные технологии в оценке состояния кон-
струкций (АЭ технология и контролирующая аппаратура
нового поколения на ее основе). Там же, 2, 3–18.
5. Недосека А. Я., Недосека С. А., Грузд А. А. и др. (2010)
Приборы для акустико-эмиссионного контроля и диа-
гностирования сварных конструкций. Автоматическая
сварка, 8, 58–61.
6. Zimcik D. G., Proulx D., Roy C., Maslouhi A. (1987) Re-
al-Time monitoring of carbon-epoxy composites using acoustic
emission NDE. In: Proc. of 19th Int. SAMPE Tech. Conf., Crys-
tal City, VA, Oct. 13–15, 1987, Vol. 19. Covina, Calif.,, pp. 360–
370.
7. Esola, S., Wisner, B. J., Vanniamparambil, P. A. et al. (2018)
Qualification Methodology for Composite Aircraft Compo-
nents Using Acoustic Emission Monitoring. Appl. Sci., 8,
1490. https://doi.org/10.3390/app8091490.
8. Недосека А. Я, Недосека С. А., Яременко М. А. и др.
(2013) Программное обеспечение систем АЭ диагности-
ки ЕМА-3.9. Техническая диагностика и неразрушающий
контроль, 3, 16–22.
References
1. Nedoseka, A.Ya. (2008) Fundamentals of calculation and
diagnostics of welded structures. Ed. by B.E. Paton. Kiev, Indprom.
2. Paton, B.E., Lobanov, L.M., Nedoseka, A.Ya. et al. (2012)
Experience of the E.O.Paton Welding Institute of the NAS of
Ukraine in the field of acoustic-emission monitoring. Tekh.
Diagnost. i Nerazrush. Kontrol, 1, 7-22 [in Russian].
3. Paton, B.E., Lobanov, L.M., Nedoseka, A.Ya. et al. (2014)
On application of AE technology at continuous monitoring
of piping of power units operating at high temperature. Ibid.,
3, 7-14 [in Russian].
4. Paton, B.E., Lobanov, L.M., Nedoseka, A.Ya. et al. (2016)
Smart technologies and new generation control equipment
on its basis. Ibid., 2, 3-18 [in Russian].
5. Nedoseka, A.Ya., Nedoseka, S.A., Gruzd, A.A. et al. (2010)
Instruments for acoustic emission control and diagnostics of
welded structures. The Paton Welding J., 8, 50-53.
6. Zimcik D. G., Proulx D., Roy C., Maslouhi A. (1987) Real-Time
monitoring of carbon-epoxy composites using acoustic emission
NDE. In: Proc. of 19th Int. SAMPE Tech. Conf., Crystal City, VA,
Oct. 13–15, 1987, Vol. 19. Covina, Calif.,, pp. 360–370.
7. Esola, S., Wisner, B.J., Vanniamparambil, P.A. et al.
(2018) Qualification methodology for composite aircraft
components using acoustic emission monitoring. Appl. Sci.,
8, 1490. https:doi.org/10.3390/app8091490.
8. Nedoseka, A.Ya., Nedoseka, S.A., Yaremenko, M.A. et al.
(2013) Software of AE diagnostic systems EMA-3.9. Tekh.
Diagnost. i Nerazrush. Kontrol, 3, 16-22 [in Russian].
АКУСТИЧНА ЕМІСІЯ ПРИ ВИПРОБУВАННІ КОМПО-
ЗИТНИХ МАТЕРІАЛІВ
С. А. НЕДОСЄКА1, А. Я. НЕДОСЄКА1, М. А. ШЕВЦОВА2,
О. М. ГУРЬЯНОВ1, О. О. ВАМБОЛЬ1
1ІЕЗ ім. Є. О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул. Ка-
зимира Малевича, 11. E-mail: office@paton.kiev.ua
2Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жу-
ковського «Харківський авіаційний інститут». 61070,
м. Харків, вул. Чкалова 17. E-mail: khai@khai.edu
Композиційні матеріали, в тому числі і на основі ниток вуглецю,
що забезпечують разом з необхідною міцністю чималу економію
у вазі створюваної конструкції будь-якої форми і дозволяють ре-
алізувати унікальні характеристики при їх використаннні, знахо-
дять все більш широке застосування при створенні конструкцій
і вимагають розробки надійного неруйнівного методу оцінки їх
стану, в тому числі в процесі експлуатації. У даній роботі вико-
нана оцінка можливості застосування методу АЕ на базі апарату-
ри типу ЕМА для контролю композиційного матеріалу Udo UD
CST 150/300 на основі зв´язуючого ARALDITE 564. Виконано
перевірку локації координат джерел АЕ на ненавантаженій плас-
тині і зразках, підданих статичному навантаженню. Перевірена
можливість виділення різних стадій навантаження за сигнала-
ми АЕ. Показано, що досліджуваний композиційний матеріал є
контролепридатного з точки зору методу АЕ, дозволяє визначати
координати джерел АЕ з досить високою точністю при тестовому
прозвучуванні і випромінює хвилі АЕ в процесі деформування і
руйнування. При наявності концентраторів можна з достатньою
для практики точністю визначити їх місце розташування в про-
цесі навантаження зразка. При проведених АЕ випробуваннях
зразків на розтяг виділено дві розділені у часі групи подій, перша
з яких виникає незабаром після початку навантаження, а друга
безпосередньо перед руйнуванням і в процесі його. Відзначено
різке дворазове підвищення рівня безперервної АЕ при реєстрації
передруйнівного стану і моменту руйнування. Відзначено прин-
ципову можливість створення методики контролю композитів
із застосуванням АЕ технології і прогнозуванням їх стану після
додаткових досліджень з метою чіткого відпрацювання критеріїв,
що характеризують руйнування. Бібліогр. 8, табл. 1, рис. 7.
Ключові слова: акустична емісія, композитні матеріали, стадія на-
вантаження, деформування, локація координат, передруйнівний
стан, контроль
ACOUSTIC EMISSION AT COMPOSITE MATERIAL TESTING
S.A. NEDOSEKA1, A.Ya. NEDOSEKA1, M.A. SHEVTSOVA2,
A.N. GURYANOV1, A.A. VAMBOL1
1E.O. Paton Electric Welding Institute of the NAS Ukraine,
11 Kazymyr Malevych Str., 03150, Kyiv, Ukraine.
E-mail: office@paton.kiev.ua
2N.E.Zhukovski National Aerospace University «Kharkiv
Aviation Institute», Chkalov str., 61070, Kharkiv.
E-mail: khai@khai.edu
Composite materials, including those based on carbon filaments, en-
suring a rather great reduction of the weight of the developed structure
of any shape, alongside the required strength, and allowing realization
of unique characteristics at their application, are becoming ever wider
applied at creation of structures and require development of a reliable
nondestructive method for evaluation of their state, in particular, in
service. Possibility of application of AE method based on EMA type
instrumentation to control composite material Udo UD CST 150/300
with ARALDITE binder 564 was assessed in this work. Verification
of the location of AE source coordinates was performed on an unload-
ed plate and on samples under static loading. Possibility of separation
of different loading stages by AE signals was checked. It is shown
that the studied composite material is testable from the viewpoint of
AE method, allows determination of AE source coordinates with suf-
ficiently high accuracy at test sounding and emits AE waves during
deformation and fracture. In the presence of concentrators it is possi-
ble to determine their location during sample loading, with sufficient
degree of accuracy for practical purposes. During the conducted AE
testing of samples for tensile testing, two groups of events separated
in time were singled out. The first of them appears soon after the start
of loading, and the second one – directly before fracture and during
it. An abrupt two times increase of the continuous AE level was not-
ed at recording of the pre-fracture state and the moment of fracture.
A fundamental possibility of development of the composites control
procedure with AE technology application and prediction of their state
after additional studies with the purpose of precise determination of
the criteria, characterizing fracture, is noted. 8 Ref., 1 Tabl., 7 Fig.
Keywords: acoustic emission, composite materials, loading stage,
deformation, coordinate location, prefracture state, control
Поступила в редакцию 27.11.2018
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-167599 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0235-3474 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T08:18:32Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Недосека, С.А. Недосека, А.Я. Шевцова, М.А. Гурьянов, А.Н. Вамболь, А.А. 2020-04-01T07:28:31Z 2020-04-01T07:28:31Z 2018 Акустическая эмиссия при испытании композитных материалов / С.А. Недосека, А.Я. Недосека, М.А. Шевцова, А.Н. Гурьянов, А.А. Вамболь // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. — 2018. — № 4. — С. 36-40. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 0235-3474 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/tdnk2018.04.04 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167599 621.19.40 В данной работе выполнена оценка возможности применения метода АЭ на базе аппаратуры типа ЕМА для контроля композиционного материала Udo UD CST 150/300 на основе связующего ARALDITE 564. Выполнена проверка локации координат источников АЭ на ненагруженной пластине и образцах, подвергнутых статическому нагружению. Проверена возможность выделения различных стадий нагружения по сигналам АЭ. Показано, что исследуемый композиционный материал является контролепригодным с точки зрения метода АЭ, позволяет определять координаты источников АЭ с достаточно высокой точностью при тестовом прозвучивании и излучает волны АЭ в процессе деформирования и разрушения. При наличии концентраторов можно с достаточной для практики точностью определить их местоположение в процессе нагружения образца. При проведенных АЭ испытаниях образцов на растяжение выделено две разделенные во времени группы событий, первая из которых возникает вскоре после начала нагружения, а вторая непосредственно перед разрушением и в процессе его. Отмечено резкое двукратное повышение уровня непрерывной АЭ при регистрации предразрушающего состояния и момента разрушения. Отмечена принципиальная возможность создания методики контроля композитов с применением АЭ технологии и прогнозированием их состояния после дополнительных исследований с целью четкой отработки критериев, характеризующих разрушение. У даній роботі виконана оцінка можливості застосування методу АЕ на базі апаратури типу ЕМА для контролю композиційного матеріалу Udo UD CST 150/300 на основі зв´язуючого ARALDITE 564. Виконано перевірку локації координат джерел АЕ на ненавантаженій пластині і зразках, підданих статичному навантаженню. Перевірена можливість виділення різних стадій навантаження за сигналами АЕ. Показано, що досліджуваний композиційний матеріал є контролепридатного з точки зору методу АЕ, дозволяє визначати координати джерел АЕ з досить високою точністю при тестовому прозвучуванні і випромінює хвилі АЕ в процесі деформування і руйнування. При наявності концентраторів можна з достатньою для практики точністю визначити їх місце розташування в процесі навантаження зразка. При проведених АЕ випробуваннях зразків на розтяг виділено дві розділені у часі групи подій, перша з яких виникає незабаром після початку навантаження, а друга безпосередньо перед руйнуванням і в процесі його. Відзначено різке дворазове підвищення рівня безперервної АЕ при реєстрації передруйнівного стану і моменту руйнування. Відзначено принципову можливість створення методики контролю композитів із застосуванням АЕ технології і прогнозуванням їх стану після додаткових досліджень з метою чіткого відпрацювання критеріїв, що характеризують руйнування Possibility of application of AE method based on EMA type instrumentation to control composite material Udo UD CST 150/300 with ARALDITE binder 564 was assessed in this work. Verification of the location of AE source coordinates was performed on an unloaded plate and on samples under static loading. Possibility of separation of different loading stages by AE signals was checked. It is shown that the studied composite material is testable from the viewpoint of AE method, allows determination of AE source coordinates with sufficiently high accuracy at test sounding and emits AE waves during deformation and fracture. In the presence of concentrators it is possible to determine their location during sample loading, with sufficient degree of accuracy for practical purposes. During the conducted AE testing of samples for tensile testing, two groups of events separated in time were singled out. The first of them appears soon after the start of loading, and the second one – directly before fracture and during it. An abrupt two times increase of the continuous AE level was noted at recording of the pre-fracture state and the moment of fracture. A fundamental possibility of development of the composites control procedure with AE technology application and prediction of their state after additional studies with the purpose of precise determination of the criteria, characterizing fracture, is noted. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Техническая диагностика и неразрушающий контроль Производственный раздел Акустическая эмиссия при испытании композитных материалов Акустична емісія при випробуванні композитних матеріалів Acoustic emission at composite material testing Article published earlier |
| spellingShingle | Акустическая эмиссия при испытании композитных материалов Недосека, С.А. Недосека, А.Я. Шевцова, М.А. Гурьянов, А.Н. Вамболь, А.А. Производственный раздел |
| title | Акустическая эмиссия при испытании композитных материалов |
| title_alt | Акустична емісія при випробуванні композитних матеріалів Acoustic emission at composite material testing |
| title_full | Акустическая эмиссия при испытании композитных материалов |
| title_fullStr | Акустическая эмиссия при испытании композитных материалов |
| title_full_unstemmed | Акустическая эмиссия при испытании композитных материалов |
| title_short | Акустическая эмиссия при испытании композитных материалов |
| title_sort | акустическая эмиссия при испытании композитных материалов |
| topic | Производственный раздел |
| topic_facet | Производственный раздел |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/167599 |
| work_keys_str_mv | AT nedosekasa akustičeskaâémissiâpriispytaniikompozitnyhmaterialov AT nedosekaaâ akustičeskaâémissiâpriispytaniikompozitnyhmaterialov AT ševcovama akustičeskaâémissiâpriispytaniikompozitnyhmaterialov AT gurʹânovan akustičeskaâémissiâpriispytaniikompozitnyhmaterialov AT vambolʹaa akustičeskaâémissiâpriispytaniikompozitnyhmaterialov AT nedosekasa akustičnaemísíâpriviprobuvanníkompozitnihmateríalív AT nedosekaaâ akustičnaemísíâpriviprobuvanníkompozitnihmateríalív AT ševcovama akustičnaemísíâpriviprobuvanníkompozitnihmateríalív AT gurʹânovan akustičnaemísíâpriviprobuvanníkompozitnihmateríalív AT vambolʹaa akustičnaemísíâpriviprobuvanníkompozitnihmateríalív AT nedosekasa acousticemissionatcompositematerialtesting AT nedosekaaâ acousticemissionatcompositematerialtesting AT ševcovama acousticemissionatcompositematerialtesting AT gurʹânovan acousticemissionatcompositematerialtesting AT vambolʹaa acousticemissionatcompositematerialtesting |