Идентификация напряженно-деформированного состояния и поврежденности структуры металла строительных конструкций с нанопокрытиями электромагнитно-акустическим методом

Введение. Порядка 20 процентов аварий зданий и сооружений связаны с разрушением металлических конструкций. Нанопокрытия, нанесенные на металлические конструкции, на порядки повышают их эксплуатационные свойства, но в то же время затрудняют применение традиционных средств неразрушающего контроля, для которых необходимо обеспечить доступ к поверхности основного металла. Качество нанопокрытия контролируется при его формировании. Для предотвращения разрушения металлоконструкций необходимо выявлять неоднородности структуры основного металла микро- и субмикронных размеров, которые зарождаются в зонах повышенной концентрации механических напряжений и превращаются в макродефекты, приводящие к разрушению конструкций. Для этого необходимы методы и средства, позволяющие бесконтактно, через слой нанопокрытия, идентифицировать напряженно-деформированное состояние и поврежденность структуры основного металла. Перспективным для решения этой задачи является использование электромагнитно-акустического (ЭМА) преобразования. Существующие ЭМА средства не в полной мере используют весь потенциал ЭМА преобразования, имеют недостаточную чувствительность и информативность. Методы и материалы. Для экспериментальных исследований выбраны широко применяемые при изготовлении строительных конструкций стали. Проведены исследования взаимосвязи изменения структуры стандартных образцов металла и параметров сигнала ЭМА преобразователя при статических и циклических нагрузках. Результаты. Получены диаграммы нагружения образцов металла, совмещенные фотографиями микроструктуры в контрольных точках, и их частотные модели, полученные путем спектрального анализа сигнала ЭМА преобразователя. Обсуждение. При изменении напряженно-деформированного состояния металла и накоплении повреждений в его структуре происходит целый комплекс взаимосвязанных изменений механических, акустических и электрофизических свойств, все эти изменения отражаются в изменении параметров частотной модели. Выводы. По результатам проведенных исследований предложено применение частотной модели в качестве интегрального параметра для идентификации напряженно-деформированного состояния и поврежденности металла оборудования. Использование искусственной нейронной сети для анализа параметров частотной модели позволяет упростить процесс идентификации напряженно-деформированного состояния и поврежденности металла конструкций и повысить ее достоверность.