EWI — поставщик инженерных услуг, базирующийся в США. Специалисты EWI используют современные инструменты и методы для проверки (оценки) технического состояния в рамках анализа отказов и оптимизации проектирования. При оценке надежности критических конструкций, таких как мосты, самолеты и энергетические турбины, инженеры должны быть хорошо знакомы с фактором, существенно влияющим на срок службы структур — циклической нагрузкой. Циклическая нагрузка — это периодически повторяющееся приложение силовых воздействий в определенных местах. Например, в случае моста нагрузка исходит от транспортных средств, постоянно проезжающих по нему, а в случае крыльев самолета нагрузка возникает из-за колебаний давления воздуха.
Со временем, циклическое напряжение может вызвать усталостное разрушение конструкции.
EWI стремится оставаться в авангарде новых технологий, чтобы обеспечить своим инженерам самые эффективные и действенные инструменты оценки. Олег Вольф [Oleg Volf], главный инженер EWI, недавно возглавил группу специалистов по неразрушающему контролю (НК) для тестирования возможностей TFM-визуализации (метода общей фокусировки) дефектоскопа OmniScan™ X3.
Олег и его команда решили проверить, сможет ли TFM улучшить измерения усталостных трещин и каким образом. Повышение точности измерений, например, позволило бы лучше рассчитать скорость развития усталостных трещин и повысить точность прогнозирования отказов.
Одним из инструментов для надежного отслеживания роста трещин является экстензометр. Экстензометр вставляется в устье трещины, и показания напряжения используются для измерения деформируемости материала под действием нагрузки. Экстензометр использовался в качестве базового сравнения для данного эксперимента.
Результаты измерения роста трещин — сравнение методов УЗК ФР и TFM
Для испытания образца на стойкость к непрерывно возрастающему давлению и мониторинга роста усталостных трещин команда EWI установила в лаборатории гидравлическую систему нагружения, в соответствии со стандартом ASTM E1820 (Измерение вязкости разрушения). Для получения дополнительной информации об эксперименте, включая используемое оборудование, методологию и результаты, см. Анализ примера из практики.
ПФР, призма и образец, используемые EWI для испытания на вязкость разрушения и усталостную трещиностойкость
Для измерения скорости роста трещины был использован дефектоскоп OmniScan™ X3, затем результаты УЗК ФР были сопоставлены с данными TFM. Было использовано секторное сканирование ФР и режимы TFM TT (импульс-эхо), TT-T (самотандем). Измерения проводились через определенные промежутки времени и сравнивались с результатами, полученными с помощью экстензометра.
Изображения S-скан ФР (вверху) и TFM (внизу), полученные с помощью дефектоскопа OmniScan™ X3
Улучшенное понимание природы трещин
По завершении эксперимента, Олег Вольф так резюмировал преимущества TFM для оценки роста усталостных трещин:
- Упрощенный процесс сбора данных по сравнению с использованием экстензометров, камер и датчиков падения электрического потенциала (EPD), которые измеряют трещину по косвенным признакам и требуют тщательной настройки и калибровки.
- Точные и достоверные измерения. Результаты TFM оказались более точными, по сравнению с УЗК ФР и экстензометром, с небольшим отрывом.
- Легкая интерпретация и доступность данных. Метод визуализации TFM четко отображает ориентацию трещины (угол, степень разветвления и т.д.), предоставляя инженерам ценную информацию о природе распространения (даже тем, кто не является экспертом по анализу данных УЗК).
Олег подчеркнул, что «улучшенные разрешение и точность, достигаемые с помощью методов FMC/TFM при контроле чувствительных к усталости конструкций, представляют потенциал для повышения точности обнаружения и определения размеров усталостных трещин, что, соответственно, повысит точность инженерных методов оценки долговечности». 1
Инженеры EWI намерены провести дальнейшие испытания с использованием TFM для подтверждения данных результатов и, в частности, протестировать метод на других более сложных формах усталостных трещин. Данное предварительное исследование показывает, что информация, полученная с помощью TFM-визуализации, может способствовать повышению безопасности инфраструктуры и улучшению проектирования конструкций.
1Volf, Oleg. EWI Technical Insights. «Crack Growth Monitoring with Phased-Array Total Focusing Method (TFM).» July 2020.
См. также
Блог-пост: Контроль болтовых соединений мостов с использованием фазированной решетки
