ГОСТ Р 57861-2017 Композиты полимерные. Акустико-ультразвуковой контроль многослойных композитов и клеевых соединений

Приложение ДБ
(справочное)

     
Оригинальный текст невключенных структурных элементов примененного стандарта АСТМ

ДБ.1

1.2 В настоящем руководстве приведены технические сведения и правила, которые необходимо соблюдать в целях обеспечения надежных и воспроизводимых количественных АУ анализов слоистых композитов, композитов и клеевых конструкций. Рассматриваются основополагающие принципы, модель испытательного устройства, стандартизация измерительных приборов, методы изучения и анализ данных таких оценок. В тексте настоящего стандарта приведены ограничения для АУ метода и указания по максимально полезному использованию его возможностей.

1.3 Цель АУ анализа заключается в оценке малозаметных дефектов и сопутствующего изменения прочности в композитных конструкциях и клеевых соединениях. Такие дефекты, как крупные пустоты, нарушения связи или обширное отсутствие контакта на поверхностях раздела, можно оценивать с помощью других методов НРК, например традиционная ультразвуковая дефектоскопия.

1.4 Дополнительную информацию можно найти в публикациях, приведенных в списке использованной литературы в конце настоящего руководства. Указанные работы содержат справочную информацию по исследованиям, практическому применению и различным аспектам получения, обработки и интерпретации сигналов.

1.5 Единицы измерения. Величины, указанные либо в единицах СИ, либо в дюйм-фунтовых единицах, считают стандартными. Значения, указанные в каждой системе, могут отличаться от точных эквивалентов; в этой связи каждая система должна использоваться независимо от других. Сочетание значений из двух систем может привести к несоответствию стандарту.

Настоящий стандарт не претендует на полноту описания всех проблем безопасности, связанных с его использованием, если таковые имеются. В обязанности пользователя данного стандарта входит обеспечение соответствующих мер техники безопасности и охраны труда, а также решение вопроса о применимости нормативных ограничений перед началом применения стандарта.

ДБ.2

4.2 Принцип. АУ метод позволяет измерять относительную эффективность распространения в материале волн напряжения. Преобладающим измеряемым параметром является затухание волн напряжения. Меньшее затухание, высокое значение КВН, означает лучшую передачу энергии волн напряжения в случае со многими композитами и лучшую передачу и перераспределение энергии динамической деформации. Более эффективная передача энергии деформации и распределение деформации в ходе нагружения или удара соответствуют повышенной прочности и сопротивлению разрушению в композитных конструкциях и клеевых соединениях. Низкое значение КВН обычно указывает на области, в которых может концентрироваться энергия деформации, обусловливая рост трещин и разрывов (3).

4.3 Влияние конфигурации структуры. В монолитных пластинах и однородных композитных плитах КВН будет проявлять затухание сигнала, связанное с изменениями микроструктуры, морфологии, пористости, отвержденного состояния, количества микротрещин и т.д. (4). Менее высокое значение КВН обычно соответствует областям более высокого затухания. В многослойных конструкциях и клеевых соединениях границы контакта поверхностей и линии склеивания могут демонстрировать более низкие или высокие значения КВН в зависимости от качества склеивания (5). Расслоенные области могут демонстрировать более высокие значения КВН, поскольку большее количество энергии отражается или направляется к принимающему датчику.

4.4 Плоскостные измерения. Компенсирующие датчики позволяют получать реверберации волн напряжения, проходящие в плоскости от отправителя к приемнику. Поэтому можно измерить плоскостные изменения механических свойств в направлениях основного нагружения в слоистых композитах, армированных волокном, или клеевых соединениях (т.е. такие свойства, как прочность при межслойном сдвиге и прочность клеевого соединения).

4.5 Критерий приема сигнала. В рамках АУ метода, вместо вычленения определенных отзвуков, все множественные реверберации, включая сигналы от внутренних отражателей и рассеиваетелей, принимают и анализируют совместно. Даже при импульсэховой конфигурации или конфигурации сквозной передачи все отражения и реверберации волн в локальном объеме материала принимают и оценивают в рамках обратного рассеивания, рассеивания вперед и анализа диффузного поля.

ДБ.3

5 Значение и применение

5.1 Общее. Традиционную ультразвуковую дефектоскопию в первую очередь следует применять для обнаружения явных дефектов, таких как расслоение в композите. После этого АУ следует применять для композитов, в которых проверено отсутствие существенных дефектов или разрывов. Метод АУ предназначен почти исключительно для оценки суммарного воздействия рассредоточенных дефектов и докритических групп дефектов. Это отклонения в материалах, влияющие на измерения АУ, а также лежащие в основе изменений механических свойств, чувствительности к динамической нагрузке, ударопрочности и стойкости к разрушению.

5.2 Характерные преимущества. АУ метод можно использовать для оценки композитного слоистого материала и качества клеевого соединения при доступе только к одной поверхности, например наружной поверхности герметичного сосуда. Нет необходимости использовать уголковые приспособления, поскольку данный метод всегда можно применять при нормальном падении датчиков. Этот метод можно использовать с применением сухого соединения с эластомерными колодками, прикрепленными к датчикам, при этом нет необходимости погружать объект изучения в воду.

5.3 Общее применение. АУ метод был разработан для оценки диффузных разрывов и сопутствующих изменений механических свойств композитов и композитоподобных материалов. АУ метод используют для оценки композитов, армированных волокном (6), композитных многослойных материалов (7), герметичных сосудов, изготовленных намоткой нити (8), клеевых соединений (9), изделий из целлюлозы и древесины (10), а также кабелей и тросов (11). Данный метод доказал свою особенную пользу при оценке прочности клеевых стыков. Он также оказался полезным при оценке микропористости (12), микротрещин (13), гидротермального старения (14) и повреждения в результате ударного воздействия (15) и усталости (16).

ДБ.4

6 Основа практического применения

6.1 Аттестация персонала

6.1.1 При соответствующем указании в договоре сотрудники, выполняющие испытания по данному стандарту, должны иметь квалификацию в соответствии с национальными правилами отбора персонала, выполняющего неразрушающий контроль, например ANSI/ASNT СР-189, SNT-TC-1A, NAS-410, или аналогичный документ, и проходить аттестацию работодателя или сертифицирующего органа, если уместно. Используемые правила или стандарт, а также их соответствующие редакции указывают в договоре между сторонами их использования.

6.2 Аттестация учреждений, выполняющих неразрушающие испытания

6.2.1 При соответствующем указании в договоре учреждения, выполняющие неразрушающие испытания, проходят аттестацию и оценку в соответствии с АСТМ Е543. Применимую редакцию АСТМ Е 543 указывают в договоре.

6.3 Надлежащее выполнение АУ метода требует участия специалиста по НРК для составления плана и управления ходом анализа. Требуется знание принципов ультразвукового анализа. Персонал, выполняющий работы по АУ методу, должен иметь опыт в проведении традиционных ультразвуковых и акустических испытаний, а также в применении сопутствующих методов получения, обработки и интерпретации сигналов.

6.4 Особый акцент должен быть сделан на персонал, обладающий навыками компьютерной обработки сигналов и использования цифровых методов для анализа диапазона времени и частоты сигналов. Обязательным требованием является знание принципов ультразвукового спектрального анализа с помощью цифрового анализатора с преобразованием Фурье. Важную роль играют процедуры спектрального распределения, множественной регрессии, анализа распознавания структуры, а также адаптивного обучения.

6.5 Применение АУ метода также требует высокой квалификации в области разработки и расчета контрольных эталонов. Контрольные эталоны необходимы для каждого типа исследуемого материала и конфигурации. Поскольку АУ измерения являются относительными и сравнительными, экспериментальный анализ, подтвержденный разрушающими испытаниями, необходим во избежание двусмысленной интерпретации результатов.

ДБ.5

8 Стандартизация