Диссертация (1026120), страница 16

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 16)

Для каждого искусственногодефекта был построен С-скан (пример С-скана приведен на Рис. 5.9). С-сканпредставлял собой двухцветное изображение, где красным цветом отмечена область с амплитудой эхо-сигнала, превышающей пороговое значение, т.е. дефектная область.Рис. 5.9. С-скан образца с искусственным дефектом(красный цвет – область дефекта)Полученные результаты контроля анализировались с помощью программы просмотра изображений на ПК.Для подтверждения результатов оценки размеров площадей искусственных дефектов в образцах, полученных с помощью высокоразрешающего ультразвукового оборудования, проведены независимые исследования с помощью116растровой микроскопии и капиллярного метода НК.

Исследования проводились путем резки образца с искусственными дефектами в виде ударных повреждений и оценки линейных размеров дефектов в поперечном сечении образца.Для этого 3 образца с искусственными дефектами в виде ударных поврежденийбыли просканированы с помощью высокоразрешающего УЗ оборудования, аданные сохранены в виде С-сканов. Далее на образцах по полученным Ссканам отмечалась область расположения дефектов. После чего образцы былиразрезаны по линиям расположения центров дефектов (Рис.

5.10).Рис. 5.10. Разметка линии разреза образца с ударным повреждением по даннымС-сканаПосле резки 3 получившихся образца были исследованы капиллярнымметодом НК и 1 образец, в котором затем были вырезаны 2 образца размерами20×20 мм, содержащие дефект, были исследованы с помощью растровой микроскопии.Исследование образцов капиллярным методом НК проводилось комплектом дефектоскопических материалов ЛЮМ 33 – ОВ сI – особо высокимуровнем чувствительности по ГОСТ 18442 – 80. Образцы из углепластикаобезжиривались в 40% растворе Неанола. На подготовленные образцы наносился пенетрант ЛЖ 18 – НВ, время выдержки в пенетранте – 10 минут.

После117чего проводилась сушка контролируемой поверхности образцов путем обдувкисжатым воздухом 2,5 атм. до полного удаления влаги. Далее осуществлялосьнанесение проявителя тонким равномерным слоем с помощью краскораспылителя под давлением 4 атм. Осмотр контролируемой поверхности осуществлялсяпосле нанесения проявителя, под ультрафиолетовым светом (Рис. 5.11).Рис. 5.11. Результат исследования поперечного сечения образца сударным повреждением с помощью капиллярного метода НКИсследование образца с помощью растровой микроскопии осуществлялось следующим образом. Из получившегося после резки образца было вырезано 2 образца с размерами 20×20 мм таким образом, чтобы они вместе содержали всю дефектную область (Рис. 5.12).

После чего на сторонах образца, содержащих дефектную область, были сделаны шлифы, которые затем были просмотрены через микроскоп (Рис. 5.13).Рис. 5.12 – Образцы для исследований с помощью микроскопии118Рис. 5.13. Результат измерения линейного размера ударного поврежденияс помощью микроскопииРезультаты оценки линейных размеров ударных повреждений с помощьюрастровой микроскопии и капиллярного метода НК были сравнены с результатами измерения линейных размеров тех же ударных повреждений, оцененных спомощью высокоразрешающего оборудования (Таблица 5).Таблица 5.Результаты оценки линейных размеров№Оценка линейного разме-Оценка линейного раз-Оценка линейного раз-образцара ударного повреждениямера ударного повре-мера ударного повре-с помощью высокоразре-ждения с помощью ка-ждения с помощьюшающего оборудования,пиллярного метода НК,растровой микроско-ммммпии, мм123,5-23,222625,5-32626,5-42726,5-119По результатам сравнения результатов оценки линейных размеров ударных повреждений сделаны выводы, что оценка площадей искусственных дефектов с помощью высокоразрешающего оборудования пригодна для оценкиразмеров дефектов при получении статистических данных.Таким образом, было получено 5 наборов статистических данных по обнаружению дефектов в образцах из углепластика при УЗК с использованиемфазированных решеток и 2 набора статистических данных по обнаружению дефектов при УЗК с использованием одноэлементных преобразователей в видезависимости максимальных амплитуд эхо-сигналов от площадей дефектов(75 статистических данных по контролю типичных эксплуатационных дефектовв виде ударных повреждений и отслоений; 96 – по контролю типичных производственных дефектов в виде расслоений и посторонних включений) (Приложение П.5).5.4.

Разработка математического алгоритма и методики по проведениюоценки вероятности обнаружения дефектов ПКМ при неразрушающемконтролеНа основе анализа научно-технической информации по вероятности обнаружения дефектов от их размеров [118, 119], для обработки статистическихданных УЗК монолитных конструкций из углепластика с использованием фазированных антенных решеток и одноэлементных преобразователей разработаны2 алгоритма [120-122] математической обработки данных УЗК для построениязависимостей вероятности обнаружения дефектов от их размеров и границ доверительного интервала. За аналог алгоритма обработки статистических данных, полученных при неразрушающем контроле ПКМ с использованием фазированных антенных решеток, был взят алгоритм обработки данных неразрушающего контроля металлических изделий, приведенный в [118].

Разработанный алгоритм основан на регрессионном анализе данных зависимости максимальных амплитуд эхо-сигналов от площадей дефектов и транслировании дан-120ных анализа в вероятностную зависимость (Рис. 5.14). Суть алгоритма заключается в следующем:– для набора данных результатов контроля проводится линейная регрессия, по результатам которой строится линия регрессии вида y( x)  a  ln x  b(x – площадь дефекта, y(x) – амплитуда эхо-сигнала от дефекта, a и b – параметры линии регрессии) в системе координат с логарифмическим масштабом пооси x.

Вычисляется дисперсия линии регрессии по формуле:D2n1  yi  y ( xi ) ,n  k i1где k - число коэффициентов, входящих в аналитическое выражение регрессии(для линейной регрессии k =2); n – число данных зависимости максимальныхамплитуд эхо-сигналов от площадей дефектов.– Транслирование линии регрессии в вероятностную зависимость осуществляется путем использования порога обнаружения и нормальной функциираспределения вероятностей вида:P( x) 12  xet  a 22 2dt ,где а и σ – математическое ожидание и среднеквадратическое отклонение(СКО) нормального распределения вероятностей.В качестве математического ожидания берется значение функции y(x) в точкеxi , ав качестве СКО – корень квадратный из дисперсии лини регрессии.121Рис. 5.14.

Принцип транслирования данных регрессионного анализав вероятностную зависимость– Для построения границ доверительного интервала вероятности обнаружения дефектов от их размеров строятся границы доверительного интерваладля регрессионной модели по формуле:y P ( x)  y ( x)  t P , n  2  D ln x  x 2 n,n  ln x  x 2ii 11122где t P ,n2 - коэффициент Стьюдента для доверительной вероятности 95% и (n-2)ln xi.i 1nnстепеней свободы; x  После чего эти границы транслируются в вероятностную зависимостьпутем использования порога обнаружения и нормальной функции распределения вероятностей.В программе MathCad реализован алгоритм построения зависимости вероятности обнаружения дефектов от их размеров и границ 95%-ого доверительного интервала (Приложение П.6).На основе разработанного алгоритма математической обработки статистических данных разработан методический материал ММ 1.2.138-2012 «Определение вероятности обнаружения дефектов при ультразвуковом контроле углепластиков», который является руководством при проведении вероятностнойоценки достоверности результатов УЗК конструкций из углепластика.

Разработанный ММ является первым нормативным документом в России, позволяющим проводить вероятностную оценку достоверности результатов НК при УЗКконструкций из углепластика по методикам эхо-импульсного НК с использованием ультразвуковых фазированных антенных решеток, а также с использованием одноэлементных пьезоэлектрических преобразователей.

В основу разработанного ММ положен принципиально новый подход построения зависимостивероятности обнаружения дефектов от их размеров. Согласно разработаннойММ можно определить величину параметра а90/95, представляющую значениеразмера дефекта ПКМ, выявляющегося при неразрушающем контроле в 90%случаев с доверительной вероятностью 95%. Этот параметр необходим конструкторам для расчета ресурса и периодичности технических осмотров изделий авиационной техники, содержащие детали и конструкции из углепластика.По полученным наборам статистических данных по обнаружению дефектов в образцах из углепластика ВКУ-17КЭ0,1, имитирующих элементы крупногабаритных конструкций (плоские и ребристые панели, имитирующие элементы крыла, хвостового оперения, фюзеляжа и др.), при УЗК с использованием123фазированных решеток (5 наборов) и одноэлементных преобразователей (2набора), проведена оценка вероятности обнаружения дефектов в конструкцияхиз углепластика (Приложение П.7).5.5.

Проведение численной вероятностной оценки достоверности результатов неразрушающего контроля при использовании фазированных антенных решетокЧисленная вероятностная оценка достоверности результатов неразрушающего контроля при использовании ФАР проводилась по разработанной ММ1.2.138-2012 как для данных, полученных от одного контролера, так и для совокупных данных, полученных независимо друг от друга при контроле группойконтролеров, для учета случаев, когда ОК контролируют несколько контролеров. Также оценка проводилась отдельно при контроле образцов с эксплуатационными дефектами и отдельно с производственными.

Для всех вариантовстроились зависимость вероятности обнаружения дефектов от размеров ихплощадей и границы 95%-ого доверительного интервала (Рис. 5.15).Рис. 5.15 - Зависимость вероятности обнаружения дефектов от размеров ихплощадей и границы 95%-го доверительного интервала124На практике особый интерес вызывает величина а90/95, представляющаязначение размера дефекта, выявляющегося при неразрушающем контроле в90% случаев с доверительной вероятностью 95% (рис.

5.15). По проведеннойоценке вероятности обнаружения дефектов от их размеров были определенызначения этой величины (Таблица 6).Таблица 6.Значения величины а90/95 при УЗК образцов из углепластика ВКУ-17КЭ0,1Данные при УЗК по ТР 1.2.2215-2011 «Ультразвуковой контроль конструкций из углепластика с использованием фазированных решеток»а90/95, мм2 (~ плоскодонного отражателя, мм)УЗК образцов сУЗК образцов спроизводственнымиэксплуатациондефектамиными дефектамиНабор данных контролера 126,36 (5,80)69,50 (9,41)Набор данных контролера 224,95 (5,64)61,38 (8,84)Набор данных контролера 326,73 (5,83)119,9 (12,36)Набор данных контролера 421,00 (5,17)100,33 (11,30)Набор данных контролера 561,60 (8,86)36,98 (6,86)Набор совокупных данных33,80 (6,56)91,2 (10,78)контролеров 1-5Данные при УЗК по ТР 1.2.1942- 2009 «Ультразвуковой контроль панелейиз углепластика»а90/95УЗК образцов сУЗК образцов спроизводственнымипроизводствендефектаминымидефектамиНабор данных контролера 1319,15 (20,16)3221,10 (64,04)Набор данных контролера 2369,80 (21,70)1778,30 (47,58)Набор совокупных данных343,56 (20,92)2606,00 (57,60)контролеров 1-2Установлено, что вероятность обнаружения дефектов при УЗК производственных дефектов выше, чем при УЗК эксплуатационных дефектов.

Характеристики

Список файлов диссертации