Акустическая эмиссия (АЭ) определяется как физическое явление, при котором материал генерирует упругие волны при воздействии на него напряжения или деформации. Эти сигналы регистрируются с помощью метода неразрушающего контроля (NDT), называемого акустико-эмиссионным испытанием. Акустико-эмиссионное испытание проводится для мониторинга состояния конструкции с целью оценки возможностей ее модернизации и ремонта.
Акустико-эмиссионное испытание – это метод неразрушающего контроля, широко применяемый для проверки целостности конструкций, мониторинга мостов, трубопроводов, ветряных турбин и обнаружения утечек.
В данной статье рассматриваются принцип и особенности акустико-эмиссионных испытаний в строительстве.
- 1. Обследование конструкции
- 2. Определение существенных дефектов
- 3. Измерение степени тяжести конструкции
Принцип акустико-эмиссионного испытания
Акустико-эмиссионное испытание определяет местонахождение точки текучести материала, представляя собой трещины, разломы, места утечки или подобные проблемы. Предел текучести отвечает за генерацию волн напряжения, которые распространяются по конструкции. Волны, которые достигают поверхности конструкции, используются для стимулирования пьезоэлектрического датчика, который преобразует эти волны напряжения в электрический сигнал для дальнейшего анализа.
Работа акустико-эмиссионного испытания
АЭ-испытание чувствительно к внутренним повреждениям. Эти повреждения имеют параметры, которые коррелируют с внутренней нагрузкой.
АЭ-испытание бетона помогает связать механическое поведение бетона с распространением трещин внутри конструкции. Как показано на рисунке 2 ниже, распространение трещин и локализация микротрещин изучаются с помощью испытания АЭ. В вершине трещины развиваются высоко локализованные напряжения, которые высвобождают волны напряжения. Эти волны отслеживаются пьезоэлектрическими датчиками, где они преобразуются из механических сигналов в электрические.
Характеристики повреждений и трещин в новых и исторических конструкциях изучаются на основе полученных параметров АЭ. Параметры АЭ – это событие АЭ, количество АЭ, энергия АЭ, время прихода АЭ и местоположение источника АЭ.
Образование макро- и микротрещин
Методы испытаний на акустическую эмиссию
Проще говоря, акустическую эмиссию в структуре можно определить как крошечные землетрясения, происходящие внутри материала. Эти излучения возникают, когда испытуемый материал подвергается воздействию внешних стимулов, таких как нагрузки или температура.
Этот метод позволяет глобально контролировать дефекты в больших конструкциях или машинах с минимальным нарушением материала. Метод испытания АЭ может быть переходным или непрерывным.
Испытание на переходную акустическую эмиссию
При этом испытании акустическая эмиссия, превышающая пороговое значение, фиксируется датчиками. Здесь определяются такие характеристики, как энергия сигнала, длительность излучаемых волн и пиковая амплитуда. Этот метод АЭ-испытаний подходит для изучения таких дефектов, как трещины.
Испытание непрерывной акустической эмиссии
В этом методе датчики фиксируют акустическую эмиссию в течение фиксированного периода времени, например, 1/10 секунды. Из полученных данных получают средний уровень сигнала и среднеквадратичное значение (RMS). Этот метод подходит для областей, где амплитуда эмиссии низкая, например, для тестирования коробок передач или обнаружения утечек.
Акустико-эмиссионные испытания могут проводиться как в лабораторных, так и в полевых условиях.
Результаты результатов акустической эмиссии
Испытание АЭ предоставляет следующую информацию об испытании в зависимости от метода и тестируемого получателя:
1. Осмотр конструкции
Правильное расположение датчика во время АЭ-теста помогает осмотреть всю конструкцию даже при меньшем количестве датчиков. Это лучше всего подходит для больших конструкций, таких как теплообменники, где осмотр затруднен.
2. Определение существенных дефектов
Акустико-эмиссионные испытания позволяют выявить аномалии, развивающиеся и растущие в конструкции даже в условиях реальной нагрузки.
3. Измерение степени тяжести конструкции
АЭ испытания измеряют состояние конструкции и предоставляют подробную информацию о проверках, которые необходимо провести на конструкции. Испытание проводится без необходимости доступа внутрь материалов.
Преимущества акустико-эмиссионных (АЭ) испытаний
Основными преимуществами акустико-эмиссионных испытаний являются:
Недостатки испытаний на акустическую эмиссию (АЭ)
Недостатками акустико-эмиссионных испытаний являются:
Области применения акустико-эмиссионных испытаний
Акустико-эмиссионные испытания имеют следующие применения:
Часто задаваемые вопросы
Как работает акустико-эмиссионное тестирование?
Акустико-эмиссионное испытание (АЭ) определяет местонахождение точки текучести материала, представляя трещины, разломы, места утечек или подобные проблемы. Предел текучести приводит к возникновению волн напряжения, которые распространяются по конструкции. Волны, которые достигают поверхности конструкции, используются для возбуждения пьезоэлектрического датчика. Датчик преобразует эти волны напряжения в электрический сигнал для дальнейшего анализа.
Каковы области применения акустико-эмиссионного теста?
Испытание акустической эмиссии имеет следующие применения в строительстве:
1. Для проверки состояния мостов, зданий, композитных балок, авиационных конструкций и т.д.
2. Для обнаружения утечек в трубопроводах и системах под давлением.
3. Для определения раннего износа в подшипниках и редукторах вращающихся машин.
Каковы ограничения акустико-эмиссионных испытаний?
Основными недостатками акустико-эмиссионного (АЭ) испытания являются:
1. АЭ-испытание не может определить присутствующие дефекты, которые не перемещаются и не растут со временем.
2. АЭ-испытания проводятся медленнее, чем другие методы неразрушающего контроля.
3. Испытание завершает свою задачу по оценке целостности конструкции или здоровья машины путем обнаружения проблемы. Дальнейший контроль должен быть выполнен другими методами.
Неразрушающий контроль каменных конструкций
Радиографическая оценка бетона
Что такое ультразвуковое испытание бетона на прочность при сжатии?
Читайте далее:- Методы обнаружения утечек в распределительных системах: FEMP, США.
- Что такое мониторинг состояния конструкций в гражданском строительстве?.
- Какие существуют важные методы испытания целостности свай?.
- Неразрушающие испытания бетона – методы, применение.
- Типы мостов по пролетам, материалам, конструкциям, функциям, полезности и т.д..
- Испытание свай методом перекрестного звукового каротажа для определения целостности фундамента.
- Катастрофа моста Пойнт Плезант: Обрушение подвесного моста с цепью для глаз.