10.14489/td.2018.11.pp.004-013

2018, 11 ноябрь (November)

DOI: 10.14489/td.2018.11.pp.004-013

Степанова Л. Н., Чернова В. В., Кабанов С. И.
АНАЛИЗ МОДОВОГО СОСТАВА СИГНАЛОВ АКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ ПРИ ОДНОВРЕМЕННОМ ТЕПЛОВОМ И СТАТИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ ОБРАЗЦОВ ИЗ УГЛЕПЛАСТИКА Т800
(с. 4-13)

Аннотация. С использованием метода акустической эмиссии (АЭ) проведены исследования двух групп образцов размерами 6001000, 9 мм с укладкой из девяти монослоев [±45/90/O3/90/±45] препрега Torayca T800. Отверстие диаметром 12 мм в центре каждого образца являлось концентратором напряжения. Первую группу из пяти образцов нагревали в их средней части до 20, 40…100 °С. Калибровку производили с использованием электронного имитатора, который последовательно подключали к каждому датчику пьезоантенны. Рассчитывали скорость звука и коэффициент корреляции по цифровой форме для сигналов АЭ, распространяющихся вдоль и поперек образца, нагреваемого до определенной температуры. С использованием вейвлет-преобразований строили дисперсионные кривые и определяли время прихода быстрой S0 и медленной A0 мод сигналов АЭ. Вторая группа состояла из восьми образцов. Три образца при температуре 20 °С нагружали от 10 кН до разрушения. Пять образцов нагревали до 100 °С и также нагружали от 10 кН до разрушения. Для данной группы образцов выполнена локация сигналов АЭ, быстрых S0 и медленных A0 мод. При этом модовый состав сигналов АЭ оценивали по величине структурного коэффициента.

Ключевые слова: образец, углепластик, статическое и тепловое нагружение, акустическая эмиссия, неразрушающий контроль, мода, погрешность, локация.

Stepanova L. N., Chernova V. V., Kabanov S. I.
ANALYSIS OF THE MODE COMPOSITION OF THE ACOUSTIC EMISSION SIGNALS WITH SIMULTANEOUS THERMAL AND STATIC LOADING OF SPECIMENS OF CARBON FIBER T800
(pp. 4-13)

Abstract. Using the method of acoustic emission (AE), two groups of samples with dimensions of 6001000,9 mm and laying of nine monolayers were studied [±45/90/O3/90/±45] prepreg Torayca T800. In the center of each sample there was a hole with a diameter of 12 mm, which was a voltage concentrator. The first group, consisting of five samples, was heated in their middle part by temperatures (20, 40...100 °C). Calibration was performed using an electronic simulator, which was subsequently connected to each piezoelectric sensor. For this group of samples, the sound velocity and the digital correlation coefficient were calculated for the AE signals propagating along and across the sample heated to a certain temperature. Dispersion curves were constructed using wavelet transforms and the arrival time of the fast S0 and slow A0 modes of AE signals was determined.The second group consisted of eight samples. Three samples were loaded from 10 kN to failure at 20 °C. Five samples were heated to 100 °C and also loaded from 10 kN to failure. For this group of samples, the location of the AE, fast S0 and slow A0 modes signals is performed. The modal composition of AE signals was estimated by the value of the structural coefficient.

Keywords: sample, carbon fiber, static and thermal loading, acoustic emission, non-destructive testing, mode, error, location.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Л. Н. Степанова (Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С. А. Чаплыгина, Новосибирск, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
В. В. Чернова (Сибирский государственный университет путей сообщения, Новосибирск, Россия) E-mail: с Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
С. И. Кабанов (Сибирский научно-исследовательский институт авиации им. С. А. Чаплыгина, Новосибирск, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

L. N. Stepanova (Siberian Aeronautical Research Institute named after S. A. Chaplygin, Novosibirsk, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
V. V. Chernova (Siberian Transport University, Novosibirsk, Russia) E-mail: с Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
S. I. Kabanov (Siberian Aeronautical Research Institute named after S. A. Chaplygin, Novosibirsk, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Каблов Е. Н., Старцев О. В., Кротов А. С. и др. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. 1. Механизмы старения // Деформация и разрушение материалов. 2010. № 11. С. 19 – 27.
2. Панин С. В., Старцев О. В., Кротов А. С. Диагностика начальной стадии климатического старения ПКМ по изменению диффузии влаги // Тр. ВИАМ. 2013. № 4 (электронный журнал viam–works.ru).
3. Батаев В. А., Степанова Л. Н., Лапердина Н. А. и др. Акустико-эмиссионный контроль ранней стадии развития дефектов при статическом нагружении образцов из углепластика // Контроль. Диагностика. 2018. № 8. С. 14 – 20.
4. Sheng G. T., Buckly M. A., Kister G. Blind deconvolution of acoustic emission signals for damage identification in composites // AIAA Journal. 2001. V. 39. N 6. P. 1198 – 1205.
5. Gorman M. R. Modal AE analysis of fracture and failure in composite materials, and quality and life of high pressure composite pressure vessels // J. Acoustic Emission. 2011. V. 29. P. 1 – 28.
6. Markus G. R. Sause. Acoustic Emission Signal Propagation in Damaged Composite Structures // J. Acoustic Emission . 2013. V. 31. P. 1 – 21.
7. Степанова Л. Н., Серьезнов А. Н., Кабанов С. И. и др. Использование вейвлет-преобразований для локации сигналов акустической эмиссии // Контроль. Диагностика. 2017. № 10. С. 18 – 26.
8. Диагностика объектов транспорта методом акустической эмиссии / А. Н. Серьезнов, Л. Н. Степанова, В. В. Муравьев и др. М.: Машиностроение. Машиностроение – Полет, 2004. 368 с.
9. Пат. 2 633 002 РФ. МПК G 01 N 29/14. Способ определения координат источников сигналов акустической эмиссии / Л. Н. Степанова, И. С. Рамазанов, С. И. Кабанов и др. Опубл. 11.10.2017 // Бюл. 2017. № 29.
10. Степанова Л. Н., Рамазанов И. С., Чернова В. В. Вейвлет-анализ структуры сигналов акустической эмиссии при прочностных испытаниях образцов из углепластика // Контроль. Диагностика. 2015. № 7. С. 54 – 62.
11. Марков Е. А. Оценка информативности структуры сигналов акустической эмиссии от образования микротрещин в тонкостенных объектах: дис. ... канд. физ.-мат. наук. М., 2007. 24 с.
12. Aljets D. Acoustic emission source location in composite aircraft structures using modal analysis. Cardiff: University of Glamorgan, 2011. 163 p.
13. Степанова Л. Н., Чернова В. В., Рамазанов И. С. Методика локации сигналов акустической эмиссии при статических испытаниях образцов из углепластика // Дефектоскопия. 2015. № 4. С. 53 – 62.
14. Степанова Л. Н., Анохин Г. Г., Кабанов С. И. и др. Совершенствование акустико-эмиссионной локации дефектов при прочностных испытаниях конструкций из углепластика // Контроль. Диагностика. 2016. № 6. С. 67 – 72.
15. Степанова Л. Н., Батаев В. А., Чернова В. В. Исследование разрушения образцов из углепластика при статическом нагружении с использованием методов акустической эмиссии и фрактографии // Дефектоскопия. 2017. № 6. С. 26 – 33.

Eng

1. Kablov, E.N.; Startsev, O.V.; Krotov, A.S. et al. (2010). Climate ageing of composite materials for aircraft purpose. Deformatsiya i Razrushenie materialov, (11), pp. 19- 27. [in Russian language]
2. Panin S.V., Startsev O.V., Krotov A.S. (2013). Initial stage environmental degradation of the polymer matrix composites evaluated by water diffusion coefficient. Proceedings of VIAM, (4). [in Russian language]
3. Bataev V.A., Stepanova L.N., Laperdina N.A.et al. (2018). Acoustic emission control of the early stage of defects development under static loading of carbon fiber samples. Kontrol'. Diagnostika, (8), pp. 14-20. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2018.08.pp.014-020
4. Sheng G. T., Buckly M. A., Kister G. (2001). Blind deconvolution of acoustic emission signals for damage identification in composites. The American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal, 39(6), pp. 1198-1205.
5. Gorman M.R. (2011). Modal AE analysis of fracture and failure in composite materials, and quality and life of high pressure composite pressure vessels. Journal of Acoustic Emission, 29, pp. 1-28.
6. Markus G. R. Sause. (2013). Acoustic Emission Signal Propagation in Damaged Composite Structures. Journal of Acoustic Emission, 31, pp. 1-21.
7. Stepanova L. N., Seryeznov A. N., Kabanov S. I. et al. (2017). Wavelet transform application for acoustic emission signals location. Kontrol'. Diagnostika, (10), pp. 18-26. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2017.10.pp.018-026
8. Seryeznov A. N., Stepanova L. N., Muraviev V. V. et al. (2004). Diagnostics of transport objects by acoustical emission method. Moscow: Mashinostroenie – Polet. [in Russian language]
9. Stepanova L.N., Kabanov S.I., Ramazanov I.S. et al. (2017). Method for determining the coordinates of acoustic emission sources. Patent No. 2 633 002. RF. [in Russian language]
10. Stepanova L. N., Ramazanov I. S., Chernova V. V. (2015). Acoustic emission signals structure wavelet analysis while strength tests of carbon fiber samples. Kontrol'. Diagnostika, (7), pp. 54-62. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2015.07.pp.054-062
11. Markov E. A. (2007). Evaluation of informativeness of the structure of acoustic emission signals from the formation of microcracks in thin-walled objects: thesis abstract of candidate of physical and mathematical Sciences. Moscow. [in Russian language]
12. Aljets D. (2011). Acoustic emission source location in composite aircraft structures using modal analysis. Univercity of Glamorgan.
13. Stepanova L. N., Chernova V. V., Ramazanov I. S. (2015). Method for locating acoustic emission signals in static testing of CFRP samples. Defektoskopiya, (4), pp. 53-62. [in Russian language]
14. Stepanova L.N., Anokhin G.G., Kabanov S.I. et al. (2016). Improved acoustic emission locations of defects during strength testing of CFRP structures. Kontrol'. Diagnostika, (6), pp. 67-72. [in Russian language] DOI: 10.14489/td.2016.06.pp.066-071
15. Stepanova L. N., Bataev V. A., Chernova V. V. (2017). Research of CFRP samples’ damage during static loading with approach of acoustic emission technique and fractography. Defektoskopiya, (6), pp. 26-33. [in Russian language].

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/td.2018.11.pp.004-013

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/td.2018.11.pp.004-013

and fill out the form