Виброакустический метод свободных колебаний для неразрушающего контроля трещин

Abstract

Приведены теоретические и экспериментальные исследования виброакустического метода свободных колебаний для неразрушающего контроля усталостных трещин. Предложены обобщения декремента затухания свободных колебаний для нелинейных колебательных систем. Впервые получено выражение для декремента затухания свободных колебаний нелинейной одномассовой модели с трещиной. Проведены систематизированные исследования зависимости декремента затухания от размера трещины. Впервые показано, что с развитием трещины в объекте контроля декремент затухания может как увеличиваться, так и уменьшаться. Показано, что характер зависимости декремента затухания от размера трещины определяется зависимостью показателя несимметрии затухания от относительного размера трещины. Исследован декремент затухания для случаев внутреннего и внешнего трений. Приведены результаты экспериментальных исследований метода для компрессорной лопатки газотурбинного авиационного двигателя, согласующиеся с результатами теоретических исследований. Полученные результаты носят общий характер и могут быть использованы для объектов контроля, описываемых нелинейной одномассовой колебательной моделью.

Наведено теоретичні та експериментальні дослідження віброакустичного метода вільних коливань для неруйнівного контролю тріщин від утоми. Запропоновані узагальнення декремента затухання вільних коливань для нелінійних коливальних систем. Вперше одержано вираз для декремента затухання вільних коливань нелінійної одномасової моделі з тріщиною. Проведено систематизовані дослідження залежності декремента затухання від розміру тріщини. Вперше показано, що з розвитком тріщини в об'єкті контролю декремент затухання може як зростати, так і зменшуватись. Показано, що характер залежності декремента затухання від розміру тріщини визначається залежністю показника несиметрії затухання від відносного розміру тріщини. Досліджено декремент затухання для випадків внутрішнього та зовнішнього тертя. Наведені результати експериментальних досліджень метода для компресорної лопатки газотурбінного авіаційного двигуна, котрі узгоджуються з результатами теоретичних досліджень. Одержані результати носять загальний характер і можуть бути використані для об'єктів контролю, що описуються нелінійною одномасовою коливальною моделлю.

Theoretical and experimental consideration of the free oscillation method for vibroacoustical diagnostics of the fatigue cracks is presented. New generalizations of a decrement of oscillations for nonlinear systems are proposed. For the first time the expression for decrement of the free oscillation of a nonlinear one-mass system with crack has been received. Systematized investigations of dependencies of the decrement from the relative crack size are carried out. For the first time it was shown that with the increase of a crack in controlled object there are possible both the increase and the decrease of decrement. Also, it was shown that the dependence of a decrement from the crack size is controlled by dependence of the attenuation assymetry factor from the relative crack size. The decrement was investigated for cases of the frequency-dependent and frequency-independent external and internal frictional forces. The experimental results with titanium compressor blades of aircraft gas turbine engine match with the theoretical ones. The obtained results are of general nature, and can be used for diagnostics of objects described by a nonlinear one-mass model.