ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
В ЦИФРОВОЙ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ДЕФЕКТОСКОПИИ.
, ,
Принципиальная возможность применения голографической интерферометрии (ГИ) для выявления скрытых дефектов конструкций и материалов основана на том факте, что при определенном нагружении микродеформации внешней поверхности изделия в зоне дефекта отличаются от деформаций материала в зонах, где дефекты отсутствуют. ГИ является на сегодня практически единственным бесконтактным методом, который позволяет с высокой чувствительностью и точностью визуализировать поле деформационных перемещений конструкции под воздействием различных видов нагрузки и оценить указанные отличия.
Для успешного решения задач дефектоскопии методами ГИ необходимо выполнить три основных условия:
- подобрать такой способ нагружения объекта, при котором в зоне дефекта образуется максимально четкая аномалия поля перемещений;
- выбрать величину нагрузки, при которой значения перемещений поверхности лежат в пределах диапазона чувствительности интерферометра;
- выбрать оптимальную оптическую схему интерферометра, которая обеспечивает максимальную чувствительность измерительной системы к аномальным перемещениям поверхности в зоне дефекта.
Выбор и оптимизация параметров измерительной системы, удовлетворяющих указанным условиям, зачастую требует существенно больших трудозатрат, чем сам процесс дефектоскопии. Кроме того, выявление факта наличия аномалии поля перемещений в большинстве случаев не позволяет однозначно судить о характере скрытого дефекта.
С целью преодоления указанных недостатков и повышения эффективности голографического метода дефектоскопии авторами разработана гибридная расчетно-экспериментальная методика, основанная на совмещении специализированной компьютерной программы для регистрации и обработки цифровых голографических интерферограмм с программой численного расчета полей перемещений методом конечных элементов. При этом результаты голографических измерений и результаты теоретического расчета представляются в одном интерфейсе, в единой форме, и к обоим массивам информации (экспериментальному и расчетному) применяются одни и те же опции количественной обработки – получение трехмерных графиков полей перемещений, контурных карт, распределения перемещений и производных от перемещений по сечениям и т. д. Это позволяет производить качественное и количественное сравнение экспериментальных результатов с расчетными данными на всех этапах процесса дефектоскопии, что существенно снижает трудоемкость и повышает достоверность контроля. Эффективность разработанной методики проверена в ходе отработки системы промышленного неразрушающего контроля пустотелых компрессорных лопаток (рис.1-2), что позволило:
- априори выбрать способ нагружения и оптическую схему интерферометра, которые обеспечивают наилучшую выявляемость предполагаемых скрытых дефектов изделий;
- оценить оптимальный диапазон величины тестирующей нагрузки и минимизировать требования к мощности нагружающего устройства;
- подтвердить предполагаемый характер выявленных дефектов без разрушения изделия.
A)
Б)
В)
Рис.1 Выбор оптимального способа нагружения (внутренне давление) путем расчета полей нормальных перемещений методом конечных элементов.
А) Нагружение внутренним давлением; Б) Нагружение равномерно распределенной силой, приложенной с тыльной стороны; В) Термическое нагружение
Расчет Эксперимент
 |
|
 |
Рис.2 Выявление внутреннего дефекта (локальный непровар) и его идентификация путем
сравнения с результатами расчета методом конечных элементов.
