2. Акустические методы испытаний конструкций и материалов. Преимущества и недостатки.

Для изучения акустического воздействия на изделие проводят следующие испытания:

— наземные натурные непосредственно на изделии;

— на открытом стенде с работающим двигателем;

— в закрытых боксах с натурным источником шума;

— в акустических камерах.

Наземные натурные испытания позволяют наиболее полно приблизиться к эксплуатационным условиям, а следовательно, обеспечить полную проверку прочности конструкции и функционирования бортового оборудования. Такие испытания являются заключительными в общей программе отработки KJIA на акустические воздействия. Недостатком таких испытаний является их высокая стоимость, так как в течение всех испытаний двигатели, генерирующие акустическое Iiontt должны работать на максимальной мощности. Полетные условия акустического нагружения в наземных условиях практически не воспроизводятся.

Испытания на открытом стенде с работающим двигателем более экономичны. На таких стендах можно испытывать крупные изделия. Ускорение испытаний и соблюдение требуемых уровней нагрузки в данном случае достигаются выбором положения испытуемых объектов относительно источника шума. Режимы испытаний устанавливают на основе натурных изменений звуковых нагрузок и деформаций в контрольных точках поверхности изделия.

Испытания в закрытых боксах позволяют получить более высокие уровни акустических нагрузок, чем на открытом стенде, в результате чего сокращается продолжительность испытаний. Недостатком этих испытаний является некоторое искажение звукового поля по сравнению с натурными условиями.

Испытания в специальных акустических камерах, где создаются условия, близкие к натурным, позволяют получать наиболее достоверную информацию о работоспособности испытуемого объекта. Однако ограниченный объем этих камер не позволяет проводить испытания крупногабаритных объектов.

После внешнего осмотра изделий и измерения параметров, предусмотренных техническими условиями, изделия крепят на специальной оснастке с учетом допускаемых эксплуатационных положений. Нагружаемые изделия нужно испытывать с реальными механическими нагрузками или их эквивалентами.

Испытания проводят с одновременным воздействием на изделие заданного равномерного звукового давления и определенного спектра частот. Важное значение имеет состав акустического спектра мощности источника звукового давления. Продолжительность испытание определяется требованием программы испытаний и техническими условиями иа изделие.

При испытаниях необходимо обнаруживать у изделий резонансной частоты, на которых амплитуда колебаний точек крепления максимальна.

По окончании испытаний производят внешний осмотр и измеряют параметры, указанные в программе испытаний и технических условиях.

3. Принципы выбора измерительных средств в зависимости от заданных параметров диапазона измерения, точности, способов регистрации и др.

4. Ультразвуковой импульсный метод испытаний железобетонных конструкций.

Ультразвуковым импульсным методом решаются задачи дефектоскопии строительных конструкций и определяются физико-механические свойства материалов: прочность, упругость, пористость. При этом применяют прибор с электроакустическими преобразователями.

В этот прибор входят излучатель и приемник колебаний. Щуп-излучатель и щуп-приемник (преобразователь звукового импульса в электрический сигнал) располагают на одной поверхности или с двух сторон конструкции.

 

В первом случае получают сведения о свойствах материала на глубине 30 – 50 мм, а во втором – достигают сквозного прозвучивания.

Излучатели и приемники – ультразвуковые преобразователи могут быть пьезоэлектрическими и магнитострикционными.

 

Пьезоэлектрический преобразователь (см. рис.19.) состоит из металлического корпуса 4, внутри которого располагается материал 3, обладающий пьезоэлектрическим эффектом. К числу таких материалов относятся кристаллы кварца, турмалина, титаната бария и сегнетовой соли. Кристалл, преобразующий электрическую энергию в механическую и наоборот, приклеивается или прижимается к прокладке 2 с помощью пружины 1, предназначенной для демпфирования свободных колебаний.

Рис.19. Пьезометрический преобразователь

Магнитострикционный преобразователь (см. рис.20.) состоит из магнитостриктора 2, который собирается из тонких изолированных друг от друга пластинок никеля или другого материала, обладающего под действием магнитного поля возможностью сжиматься и растягиваться. Пакет пластинок помещается в катушку, по которой пропускается переменный ток. В торце расположена металлическая мембрана 3, которая жестко прикреплена к корпусу 1.

Рис.20. Магнито-стрикционный преобразователь

Указанные преобразователи возбуждают продольные волны. Для получения поперечных волн используется явление трансформации продольной волны на границе раздела двух сред.

Применительно к металлическим конструкциям с помощью ультразвука осуществляется контроль дефектов в металле и контроль качества швов. При контроле качества сварных швов обнаруживаются шлаковые включения, газовые поры, трещины и непровары.

Для контроля стыковых соединений применяются призматические преобразователи с различными углами падения ультразвуковых волн а (см. рис.23.).

При сварных швах толщиной 250–300 мм и более используют преобразователи с углом а = 30 град. При исследовании более тонких швов угол увеличивается.

Применительно к испытанию бетона ультразвуковой импульсный метод позволяет не только проводить дефектоскопию изделий, но и определять физико-механические характеристики бетонов. Так как бетон является неоднородным материалом, то при его дефектоскопии возможно выявить лишь дефекты, размеры которых превышают характерный размер заполнителя.

 

Наибольшее распространение получили два метода импульсной ультразвуковой дефектоскопии бетона: -метод сквозного прозвучивания; -метод продольного профилирования (метод годографа) (см. рис.24.). Оба метода основаны на изменении скорости распространения ультразвука на дефектных участках.

Рис.24. Схема сквозного прозвучивания

5. Виброакустический (резонансный) метод контроля конструкций.

6. Магнитные и электромагнитные, электрические, радиационные и тепловые методы испытаний конструкций и материалов.

7. Построение диаграмм деформирования конструкционных материалов по результатам испытаний на растяжение и сжатие.

8. Сравнительный анализ различных методов определения прочности бетона в конструкциях. Преимущества и недостатки методов, их область применения

9. Классификация испытаний по задачам, месту и условиям проведения по характеру испытательных нагрузок.

10. Методы контроля усиления натяжения арматуры при изготовлении преднапряженных ЖБК

Величину натяжения арматуры можно контролировать двумя способами: электрическим и механическим (табл. 15). Механи­ческий способ дает возможность определить степень натяжения арматуры по усилию в натяжном механизме и по деформации арматурного элемента. При электрическом способе величина на­тяжения может быть определена по изменению активного со­противления проволочных датчиков, наклеенных на арматурный элемент, и по частоте свободных колебаний арматурного эле­мента.

Возможность и целесообразность применения того или иного способов контроля, обуславливается видом армирования, спосо­бом натяжения арматуры, типом натяжных устройств и приспо­соблений. Более высокую степень точности определения напря­жений дает электрический способ контроля натяжения армату­ры, который, кроме того, автоматизирует этот довольно слож­ный и трудоемкий процесс.

Рекомендуется дублировать измерение усилий двумя спосо­бами: например, по показаниям манометра и по удлинению ар­матуры. При этом результаты измерений не должны отличаться более чем на 5°/о

Способы контроля натяжения арматуры

Способ контроля

Механический:

• 1)По усилию в натяж­ном механизме

Вид арматуры: Стержневая, проволоч­ная, пряли, пучки

Измерительный прибор:Манометр, динамометр гидравлический и пру­жинный

• 2)По деформации арма­турного элемента: удлинение

Вид арматуры: Стержневая, проволоч­ная, пряли, пучки

Измерительный прибор:Мерная линейка, инди­каторный тензометр

• 3) Прогиб

Вид арматуры: Стержневая, проволоч­ная

Измерительный прибор:Проволочный динамо­метр (ДП-2 и др.), при­бор ЦНИЛ-МЗО и др.

• 4) По «астоте свободных колебаний арматурного элемента

Вид арматуры: Стержневая,ПроволочНая

Измерительный прибор:Резонансный индика­тор напряжения

Электрический:

• 1)По активному сопро­тивлению проволочного датчика

Стержневая

Электротензометри - ческая установка

• 2) По частоте свободных колебаний арматурного элемента

Стержневая,проволочная

Электронный прибор, ИНА-3 и др.