GOST R 55043-2012

GOST R 55043−2012 Essais non destructifs. Détermination des coefficients de couplage élasto-acoustique. Exigences générales

GOST R 55043−2012
Groupe T59

NORME NATIONALE DE LA FÉDÉRATION DE RUSSIE

Contrôle non destructif

DETERMINATION DES COEFFICIENTS DE COUPLAGE ELASTIQUE-ACOUSTIQUE

Exigences générales

contrôle non destructif. Evaluation des coefficients élasto-acoustiques. Exigences générales

OKS 77.040.10

Date de lancement 2014-01-01

Avant-propos

1 DÉVELOPPÉ par la branche de Nizhny Novgorod de l'Institut fédéral des sciences du budget de l'État de l'Institut de génie mécanique. A. A. Blagonravov de l'Académie russe des sciences (NF IMASH RAS) et l'organisation autonome non commerciale "Centre de recherche pour le contrôle et le diagnostic des systèmes techniques" (ANO "NRC KD")

2 INTRODUIT par le Comité Technique de Normalisation TK 132 "Diagnostics Techniques"

3 APPROUVÉ ET MIS EN VIGUEUR par Arrêté de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie du 8 novembre 2012 N 699-st

4 INTRODUIT POUR LA PREMIÈRE FOIS

Les règles d'application de cette norme sont établies dans GOST R 1.0-2012 (section 8). Les informations sur les modifications apportées à cette norme sont publiées dans l'index d'information annuel (au 1er janvier de l'année en cours) "Normes nationales", et le texte officiel des modifications et modifications - dans l'index d'information mensuel "Normes nationales". En cas de révision (remplacement) ou d'annulation de cette norme, un avis correspondant sera publié dans le prochain numéro de l'index d'information mensuel "Normes nationales". Les informations, notifications et textes pertinents sont également publiés dans le système d'information public - sur le site officiel de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie sur Internet (gost.ru)

Introduction

Les méthodes acoustiques pour déterminer l'état de contrainte des matériaux et des structures sont basées sur l'effet élasto-acoustique, c'est-à-dire la dépendance linéaire de la vitesse des ondes élastiques sur les contraintes, dont la détermination expérimentale fiable est devenue possible avec l'avènement des ultrasons modernes et équipement de mesure électronique.

Les coefficients de couplage élastique-acoustique relient les paramètres acoustiques et les contraintes mécaniques. Cette norme réglemente la procédure de détermination des valeurs des coefficients de couplage élasto-acoustique des solides sur la base de la détermination expérimentale des coefficients de couplage acousto-élastiques dans le cadre d'essais acousto-mécaniques, qui comprennent des mesures de précision des paramètres acoustiques de un matériau dans un état de contrainte connu, à savoir une tension ou une compression uniaxiale.

La norme peut être utilisée dans les essais acoustiques-mécaniques de matériaux de structure utilisés dans diverses industries, ainsi que de nouveaux matériaux prometteurs aux propriétés acoustiques inconnues.

Les matériaux sont classés selon le paramètre de leur propre anisotropie acoustique, qui est déterminée par l'anisotropie de leurs propriétés élastiques. En fonction de la valeur de ce paramètre, différentes méthodes de détermination des valeurs des coefficients de couplage élasto-acoustique sont préconisées.

Cette norme servira de base méthodologique pour l'application de la méthode d'acoustoélasticité dans la résolution d'une large classe de problèmes de résistance et de diagnostic qui nécessitent une évaluation expérimentale de l'état de contrainte des matériaux pour les structures et objets industriels.

1 domaine d'utilisation

La présente norme s'applique à la détermination expérimentale des coefficients de couplage élasto-acoustique des matériaux structuraux, qui caractérisent la sensibilité de la méthode d'acoustoélasticité aux contraintes mécaniques dans le matériau. Ces coefficients sont utilisés dans les essais non destructifs pour déterminer les contraintes principales uniaxiales et biaxiales agissant dans un plan perpendiculaire à la direction de propagation des ondes pour les matériaux isotropes et anisotropes, les directions des contraintes principales coïncidant avec les axes de symétrie (y compris la tôle , où les contraintes agissent le long et à travers le rouleau).

La norme ne s'applique pas à la détermination des contraintes résiduelles résultant de modifications irréversibles du matériau dues au traitement thermique, à la déformation plastique, à l'accumulation de dommages par fatigue , etc.

Cette norme établit la procédure de détermination des coefficients de couplage élasto-acoustique du matériau des objets techniques à l'aide d'échantillons types soumis à des conditions de laboratoire de contraintes connues en signe et en amplitude, uniformes en volume du matériau à l'étude.

2 Références normatives

Cette norme utilise des références normatives aux normes suivantes :

GOST 7.32−91 Système de normes pour l'information, la bibliothéconomie et l'édition. Rapport de recherche. Règles de structure et de conception

GOST 12.1.001−89 Système de normes de sécurité du travail. Ultrason. Exigences générales de sécurité

GOST 12.2.003−91 Système de normes de sécurité au travail. Matériel de fabrication. Exigences générales de sécurité

GOST 12.3.002−75 Système de normes de sécurité du travail. Processus de manufacture. Exigences générales de sécurité

GOST 25.503−97 Métaux. Calculs et tests de résistance. Méthodes d'essais mécaniques des métaux. Méthode d'essai de compression

GOST 1497−84 Métaux. Méthodes d'essai de traction

GOST 2789−73 Rugosité de surface. Paramètres et caractéristiques

GOST 28840−90 Machines pour les essais mécaniques des matériaux

Remarque - Lors de l'utilisation de cette norme, il est conseillé de vérifier la validité des normes de référence dans le système d'information public - sur le site officiel de l'Agence fédérale de réglementation technique et de métrologie sur Internet ou selon l'index d'information annuel "Normes nationales" , qui a été publié à partir du 1er janvier de l'année en cours, et sur les numéros de l'index d'information mensuel "Normes nationales" pour l'année en cours. Si une norme de référence référencée non datée a été remplacée, il est recommandé d'utiliser la version actuelle de cette norme, en tenant compte des modifications apportées à cette version. Si la norme de référence à laquelle la référence datée est donnée est remplacée, il est recommandé d'utiliser la version de cette norme avec l'année d'approbation (acceptation) indiquée ci-dessus. Si, après l'approbation de la présente norme, une modification est apportée à la norme référencée à laquelle une référence datée est donnée, affectant la disposition à laquelle la référence est donnée, il est alors recommandé d'appliquer cette disposition sans tenir compte de cette modification. Si la norme de référence est annulée sans remplacement, il est recommandé d'appliquer la disposition dans laquelle la référence à celle-ci est donnée dans la partie qui n'affecte pas cette référence.

3 Désignations et abréviations

3.1 Les symboles suivants sont utilisés dans cette norme :

3.2 Les abréviations suivantes sont utilisées dans cette norme :

4 Exigences de sécurité

4.1 Pour effectuer des mesures, permettre aux opérateurs qui ont les compétences nécessaires pour faire fonctionner l'équipement de test par ultrasons, qui sont capables d'utiliser les normes et les documents réglementaires et techniques de l'industrie sur les méthodes de test acoustique, qui ont été formés pour travailler avec les instruments de mesure appliqués et certifiés pour la connaissance de règles de sécurité dans l'industrie concernée.

4.2 Lors de l'exécution de travaux pour déterminer l'AMC du matériau, l'opérateur doit être guidé par GOST 12 .1.001, GOST 12 .2.003, GOST 12 .3.002 et les règles techniques de sécurité pour le fonctionnement des installations électriques grand public approuvées par l'Autorité nationale de surveillance de l'énergie.

4.3 Les travaux doivent être effectués conformément aux exigences de sécurité énoncées dans les instructions d'utilisation de l'équipement inclus dans le MI utilisé.

4.4 Lors de la réalisation d'essais acousto-mécaniques à l'aide d'une machine d'essai spécifique (banc d'essai mécanique), les exigences de sécurité énoncées à la fois dans les instructions de fonctionnement et adoptées dans le laboratoire d'essai (sur le site des machines d'essai) doivent être respectées.

5 Exigences pour les instruments de mesure

5.1 Comme MI, des installations assemblées à partir d'équipements de série et d'appareils spécialisés pour la détermination des contraintes par la méthode acoustique (ultrasonique), certifiées et vérifiées de la manière prescrite, peuvent être utilisées.

5.2 L'IM devrait fournir des mesures par la méthode de l'écho en utilisant des impulsions acoustiques avec une enveloppe lisse.

5.3 L'ensemble de MI devrait inclure l'EAP, assurant l'émission et la réception d'impulsions de cisaillement et d'ondes élastiques longitudinales se propageant le long de la normale à la surface du matériau.

5.4 Basé sur des informations sur la valeur du coefficient matériau, SI sont utilisés pour lesquels l'erreur absolue tolérée de mesure du retard satisfait à la condition

, (une)

où - marge métrologique dont la valeur est comprise entre 3 et 5 ;

est la valeur maximale de l'erreur absolue de mesure du retard , calculé par la formule

, (2)

où est l'erreur absolue dans la détermination du CAUS ;

— erreur absolue tolérée de mesure de tension.

5.5 Exigences logicielles pour les instruments de mesure

5.5.1 La partie algorithmique du logiciel doit fournir le calcul des retards d'impulsion avec une erreur conformément à 5.4.

5.5.2 Le logiciel doit tenir compte des conditions d'exécution des mesures acoustiques, notamment du régime de température.

5.5.3 Les informations acoustiques primaires pour chaque test doivent être stockées en permanence sur des supports externes protégés contre tout accès non autorisé.

5.6 Exigences pour le support méthodologique des instruments de mesure

5.6.1 Le support méthodologique du MI doit contenir la méthodologie de réalisation des mesures, ainsi que des documents établissant :

- objet et portée de l'IS ;

- la composition et les principales caractéristiques du matériel et des logiciels, y compris les normes d'erreur de mesure des retards d'impulsion ;

— les méthodes et moyens d'atteindre la compatibilité SI, y compris l'information, l'électricité, l'énergie, les logiciels, la conception, l'exploitation ;

— les règles d'agrégation du matériel et des logiciels et l'organisation de leur interaction.

5.6.2 La description de la fonctionnalité MI dans les documents opérationnels, de conception et de programme du MI doit refléter les caractéristiques du matériel et des logiciels.

6 Exigences pour les éprouvettes

6.1 Pour effectuer des essais acoustiques-mécaniques de matériaux, deux types d'états de contrainte connus sont utilisés : la contrainte de traction uniaxiale et (ou) la contrainte de compression uniaxiale.

6.2 La classe de rugosité de surface des échantillons dans le cadre de l'EAP n'est pas inférieure à 2,5 selon GOST 2789 .

6.3 Lors des essais de traction, des échantillons plats sont utilisés conformément à GOST 1497 .

6.4 Parallèlement aux exigences de GOST 1497 , les recommandations suivantes pour effectuer des mesures acoustiques de précision lors du chargement de l'échantillon doivent être respectées.

6.4.1 Pour résoudre les impulsions acoustiques à l'épaisseur de l'échantillon, il est recommandé d'utiliser des échantillons de matériaux de structure d'une épaisseur de 8 à 10 mm, mais pas moins de 5 à 6 mm.

6.4.2 Afin d'exclure la réverbération et les résonances transversales sur la largeur de l'échantillon, il doit y avoir au moins trois dimensions transversales de l'EAP.

6.5 Deux types d'éprouvettes sont utilisés pour les essais en compression du matériau.

6.5.1 Éprouvettes universelles plates pour les essais de traction et de compression, répondant aux recommandations supplémentaires :

- pour éviter la perte de stabilité et l'apparition d'une forme de tonneau sous chargement, vous devez choisir une forme de section aussi proche que possible du carré ;

- le rapport de la longueur de la partie travaillante et surface de la section choisir parmi les conditions doit être d'au moins trois dimensions transversales du PAE.

6.5.2 Les échantillons à tester uniquement pour la compression doivent répondre aux exigences des échantillons de type II conformément à GOST 25 .503. doit être d'au moins trois dimensions transversales du PAE.

7 Exigences relatives à l'équipement d'essai

7.1 Pour le chargement de l'échantillon, des machines d'essai mécanique des matériaux sont utilisées conformément à GOST 28840 .

7.2 Le choix de l'équipement d'essai est effectué de manière à créer une contrainte dans l'échantillon de 0,6-0,8 , ainsi que fournir des conditions pour la mise en œuvre de mesures acoustiques de précision selon 6.4.

7.3 Pour tester les éprouvettes de type universel, on utilise des machines qui permettent à la fois la tension et la compression du matériau. Dans ce cas, il est souhaitable d'utiliser le même échantillon de matériau fabriqué conformément aux exigences de 6.4 et 6.5.

7.4 Des presses et autres équipements d'essai satisfaisant aux exigences de 7.2 doivent être utilisés pour tester les éprouvettes en compression. Il convient de noter que pour de nombreux matériaux lorsqu'il est compressé dépasse lorsqu'il est étiré.

7.5 Les machines d'essai doivent fournir la charge requise avec un écart de contrainte admissible ne dépassant pas 1 MPa pendant la période de temps requise pour les mesures acoustiques (la valeur de cette période dépend des qualifications de l'opérateur et des instruments de mesure utilisés).

8 Procédure de préparation aux essais

8.1 Lors de la préparation des essais, il est nécessaire d'analyser les documents techniques et les certificats du matériau afin d'identifier la marque et la technologie de traitement du matériau et de déterminer ses caractéristiques mécaniques ( , résistance à la traction) selon la documentation ou par des essais mécaniques.

8.2 La valeur doit être déterminée avec une erreur ne dépassant pas 0,1 %. La base de mesure (valeur absolue des retards des ondes de cisaillement) lors de l'estimation du paramètre d'anisotropie acoustique doit être d'au moins 50 µs. Si cela ne peut être réalisé, il faut s'assurer que l'erreur absolue dans la mesure de la valeur ne dépasse pas 0,1 %.

8.3 Préparation des éprouvettes

8.3.1 Pour un matériau faiblement anisotrope ( ne dépasse pas 1 %) au moins 3 échantillons sont réalisés conformément aux exigences de 6.2-6.5.

8.3.2 Pour les matériaux fortement anisotropes ( dépasse 1 %), au moins 3 échantillons sont réalisés, découpés le long et en travers de la direction des axes de symétrie du matériau orthotrope.

Remarque - Dans les cas où la classe de symétrie des propriétés élastiques du matériau diffère de celle indiquée ci-dessus, la décision sur le nombre d'échantillons est prise de manière empirique.

8.3.3 En fonction des caractéristiques mécaniques du matériau et des dimensions des échantillons, sélectionner l'équipement d'essai conformément à l'article 7.

8.3.4 Compiler un programme pour le chargement pas à pas de l'échantillon à partir de la charge initiale correspondant à la valeur de contrainte uniaxiale ne dépassant pas 0,1 , jusqu'à une charge correspondant à 0,8 . Il est recommandé de fournir au moins cinq étapes de chargement pour le traitement de régression ultérieur des résultats de test.

9 Procédure d'essai

9.1 L'échantillon avec l'EAP fixé dessus est placé dans la machine pour les essais mécaniques, son centrage correct est réalisé et une petite charge lui est appliquée pour assurer une fixation fiable de l'échantillon dans les mors.

NOTE Pour les essais de compression, il n'est pas nécessaire d'appliquer une précharge.

9.2 À chaque étape de chargement, des mesures sont effectuées sur les retards des impulsions d'ondes élastiques se propageant dans le matériau le long de la normale à la surface de l'échantillon, à la fois avec des charges croissantes et décroissantes. L'échantillon est ensuite retiré de la machine. Chaque chargement ("up-down") est effectué trois fois. Avant un nouveau chargement, l'EAP est supprimé et réinstallé sur l'échantillon.

9.3 Pour chaque étape de chargement, les retards des ondes de cisaillement polarisées le long et à travers la direction d'application de la charge, ainsi que les retards de l'onde longitudinale se propageant dans le matériau le long de la normale à la surface de l'échantillon, sont mesurés. Base de mesure des ondes de cisaillement selon 8.2, pour les ondes longitudinales - pas moins de 30 µs.

9.4 Il est permis d'effectuer à la fois des mesures pour les trois types de vagues simultanément et séparément pour chaque type de vague. La première option est préférable, cependant, les exigences de 6.4.2, ainsi que 6.5.1 et 6.5.2 doivent être satisfaites, en tenant compte du fait que la zone de mesure doit être au milieu de l'échantillon et la distance entre chacune des poignées et cette zone doivent avoir au moins la largeur de l'échantillon.

9.5 Les résultats des mesures acoustiques sous tous les chargements, ainsi que ceux obtenus lors de la détermination de l'anisotropie intrinsèque du matériau, sont consignés dans le protocole d'essai dont la forme est donnée à l'annexe A.

10 Traitement des résultats d'essai

10.1 Calculer les coefficients de régression linéaire pour les dépendances quantitatives ( 1, 2, 3 pour les types d'ondes correspondants) sur les valeurs de contraintes correspondantes en utilisant la méthode des moindres carrés. KAUS sont les tangentes de l'angle d'inclinaison à l'axe dépendances .

10.2 Coefficient de corrélation de dépendance doit être d'au moins 0,9. Pour les dépendances , un coefficient de corrélation d'au moins 0,8 est autorisé.

Remarque - Afin d'éliminer les erreurs significatives dans la détermination expérimentale des valeurs AEC sur la base des résultats des tests acousto-mécaniques, il convient de garder à l'esprit que pour les matériaux de base, le coefficient est négatif et a la plus grande valeur absolue ; coefficient , et le coefficient . Valeurs et sont positifs.

10.3 Détermination de l'AMC pour un matériau faiblement anisotrope

10.3.1 L'AMC d'un matériau faiblement anisotrope est calculé à l'aide des formules :

— pour NS biaxial

; ;

— pour HC uniaxial

, .

10.3.2 Déterminer les valeurs moyennes des valeurs AEC à partir de mesures sur trois échantillons et l'ampleur de la propagation des valeurs correspondantes.

10.4 Détermination de l'AMC pour les matériaux fortement anisotropes

10.4.1 L'AMC d'un matériau hautement anisotrope est calculé à l'aide des formules :

— pour NS biaxial

, , ,

où , - valeurs moyennes des coefficients de couplage acoustoélastiques basées sur les résultats de mesures sur des échantillons coupés le long et à travers les produits laminés, qui sont calculées par les formules :

, ;

— pour NS uniaxial

, .

Remarque - Signe " " signifie la direction le long du produit laminé, le signe " » - sur les produits laminés (pour les matériaux fabriqués à partir de produits laminés).

11 Présentation des résultats d'essai

11.1 Les résultats des tests sont consignés dans le journal dont la forme est donnée en Annexe A.

Informations complémentaires à enregistrer, la procédure d'émission et de stockage du journal (ou conclusion) doit être établie dans les documents techniques d'essai.

11.2 Si des tests acoustomécaniques font partie de travaux de recherche, les résultats de mesure doivent être documentés conformément aux exigences de GOST 7.32.

Annexe, A (recommandé). La forme du journal pour la détermination expérimentale des valeurs AMC du matériau

Annexe A
(conseillé)

Texte électronique du document
préparé par Kodeks JSC et vérifié par rapport à :
publication officielle
M. : Standartinform, 2014