Как известно, методы неразрушающего контроля, основанные на акустическом зондировании, могут использоваться для мониторинга состояния разнообразных объектов
| Вид материала | Документы |
- Технологический институт энергетических обследований, диагностики и неразрушающего, 149.15kb.
- Аннотация дисциплины «методы неразрушающего контроля», 12.16kb.
- Акустико-эмиссионная диагностика опасных производственных объектов, 15.59kb.
- І. П. Основи дефектоскопії-К.: «Азимут-Україна», 2004. 496 с. Ермолов И. Н., Останин, 1049.75kb.
- Технологическая инструкция по неразрушающему контролю объектов тягового подвижного, 9.27kb.
- Комплексного мониторинга технического состояния, 65.57kb.
- 9 Защиты, основанные на привязке к носителю, 240.17kb.
- Вопросы по специализации «Финансовый менеджмент», 18.08kb.
- Рабочая программа по дисциплине информатика для специальности 1-54 01 02 «Приборы, 364.19kb.
- Методика проведения производственного ультразвукового неразрушающего контроля опорных, 70.15kb.
НЕКОТОРЫЕ ПРИМЕРЫ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ДАТЧИКОВ И ОБЪЕКТОВ КОНТРОЛЯ С ВЯЗКОУПРУГИМИ СВОЙСТВАМИ
Наседкин А.В.
Ростов-на-Дону, Россия
Как известно, методы неразрушающего контроля, основанные на акустическом зондировании, могут использоваться для мониторинга состояния разнообразных объектов. Так, большинство строительных конструкций могут рассматриваться как упругие или вязкоупругие материалы, и за их состоянием можно следить по изменениям возбуждаемых акустических полей и их интегральных характеристик. Для возбуждения и измерения акустических полей привлекательно использование пьезоэлектрических преобразователей.
В работе строятся математические модели систем, состоящих из пьезоэлектрических сенсоров, актюаторов и вязкоупругих конструкций. Вначале даются постановки задач пьезоэлектричества и приводится полная конечно-элементная формулировка для расчета пьезоэлектрических устройств с учетом их демпфирующих свойств. Особенностью рассматриваемых моделей является оригинальный обобщенный учет демпфирования по Рэлею, принятый в конечно-элементном пакете ACELAN. Далее строится конечно-элементная модель, описывающая поведение вязкоупругих конструкций. Затем обсуждаются составные модели пьезоэлектрических и вязкоупругих конструкций, причем особо выделяется случай установившихся колебаний.
Приводится ряд примеров расчетов по определению модулей и состояния вязкоупругих материалов, исходя из данных по мониторингу импедансных характеристик, измеряемых пьезодатчиками.
В качестве первого примера рассматривается плоская задача об определении упругих модулей и коэффициентов затухания для вязкоупругого тела, задаваемого моделью Фойхта. Вязкоупругое тело представляет собой консольную балку. Для возбуждения изгибных колебаний балки и определения параметров колебаний используются два пьезоэлектрических биморфных элемента, один – в качестве актюатора, второй – в качестве сенсора. Продемонстрировано, что по графику электрического импеданса можно судить о резонансной частоте системы. При этом сенсор является дополнительным средством регистрации колебаний, что показано при анализе наведенного электрического потенциала на сенсоре. На основе этого анализа была сформулирована стратегия по определению модуля Юнга и добротности балки с использованием оптимизационных расчетов по МКЭ.
Во втором примере рассматривается бетонная колонна с круглым поперечным сечением, усиленная в центре стальным цилиндрическим стержнем и пьезопреобразователем в виде шайбы. Для материала колонны принимается модель Фойхта с теми же физическими константами, что и в первом примере для балки. Показано, что пьезопреобразователь позволяет проводить мониторинг нагруженности колонны. Например, преобразователь способен регистрировать резонансные частоты колонны, которые различаются для ненагруженной колонны и для предварительно сжатой.
В качестве последнего примера рассмотрена вязкоупругая пластина с трещиной, моделируемая по обобщенной модели Максвелла. При нестационарном деформировании пластины импульсной нагрузкой, регистрируя отраженное от трещины поле, можно определить наличие и характеристики трещины.
Таким образом, по предложенным методикам можно эффективно определять механические свойства контролируемых конструкций, что позволяет организовывать мониторинг и анализ их состояния.
Работа выполнена при частичной поддержке Российского фонда фундаментальных исследований.