Способ неразрушающего контроля конструкций из композиционного материала

Изобретение относится к области исследований неразрушающим контролем строительных материалов – бетонных композиций и конструкций из бетона с использованием оптоволоконного датчика с брэгговской решеткой. Оно может быть использовано для проведения постоянного контроля деформационного состояния бетонной смеси как в процессе формирования конструкции, так и ее эксплуатации, путем мониторинга появления и развития повреждений в объеме исследуемого материала с появлением отслоений, трещин и т.п. под воздействием однотипной механической нагрузки. Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей и возможность повышения качества постоянно получаемой информации в режиме реального времени о деформационных процессах, происходящих в исследуемом композиционном материале – бетонной смеси в процессе формирования бетонной конструкции; ее техническом состоянии в процессе изготовления, после ее изготовления и в процессе эксплуатации; фиксации появления и развития дефектов, их месторасположения, и прогнозирование рабочего ресурса конструкции. Технический результат согласно изобретению достигается тем, что в качестве контролируемого композиционного материала используют зернистую бетонную смесь, а конструкцию – бетонное изделие, в качестве оптоволоконных датчиков используют волоконно-оптические датчики на брэгговских решетках, покрытые защитной оболочкой, в качестве источника света и получателя информации используют интеррогатор, контроль осуществляют посредством постоянного мониторинга в режиме реального времени, перед размещением датчиков в объеме композиционного материала проводят предварительное численное моделирование исследуемой конструкции для оптимизации зон размещения линии волоконно-оптических датчиков на брэгговских решетках в композиционном материале – бетонной смеси, размещают датчики на брэгговских решетках дискретно преимущественно в зоне предполагаемых наибольших концентрациях напряжений, где велика вероятность появления дефекта или повреждения, и в зоне умеренных концентраций напряжений в объеме конструкции, неразрушающий контроль осуществляют в объеме материала постоянно, начиная с формирования конструкции, при помощи волоконно-оптических датчиков на брэгговских решетках, при этом в процессе формирования контролируют уровень технологических деформаций в режиме реального времени; по полученным данным с волоконно-оптических датчиков на брэгговских решетках отслеживают фазовые переходы и уровни технологических деформаций; после формирования конструкции проводят мониторинг конструкции в процессе эксплуатации: проверяют волоконно-оптические датчики на брэгговских решетках на работоспособность путем дискретного нагружения образца и снятия спектра брэгговской решетки контролируют – имеет ли отраженный спектр один резонансный пик; при задаваемой внешней однотипной нагрузке на контролируемую конструкцию при помощи волоконно-оптических датчиков на брэгговских решетках фиксируют интеррогатором деформацию её при появлении дефекта или дефектов на любом этапе постоянного мониторинга, начиная с формирования конструкции и во время её эксплуатации, по наличию изменения деформированного состояния в зоне появления дефектов и изменению относительных величин: , , (где – измеренные компоненты тензора деформации при помощи волоконно-оптических датчиков на брэгговских решетках в точках p и q для j – варианта нагрузок, k – число контролируемых точек, – отношение деформаций); проводят мониторинг конструкции непрерывно фиксируя интеррогатором изменения деформационного состояния конструкции преимуществеено в зонах расположения волоконно-оптических датчиков на брэгговских решетках в зонах наибольших и умеренных концентраций напряжений, при этом, о сохранении целостности исходного состояния контролируемой конструкции информируют при постоянстве совокупности отношения деформаций для каждого из последующих вариантов нагружений при различных значениях числа контролируемых точек (k), а при изменении отношений деформаций - своевременно сигнализируют о появлении дефекта и развитии дефектности в окрестности контролируемых точек, его местоположении и развитии. Заявляемый способ позволяет оперативно, своевременно обнаруживать возникшие дефекты в композите на любой стадии исследования (в процессе затвердевания бетонной смеси композита - при формировании конструкции, и в процессе эксплуатации и последующий период воздействия на него однотипной нагрузки), и тем самым вовремя предотвращая разрушение конструкции, а следовательно увеличивая срок службы. Способ позволяет точно, оперативно информировать о целостности конструкций из зернистого композиционного материала (бетона) о местоположении, о развитии дефекта или дефектов в области мониторинга в зонах, а фиксация данных в зонах наибольшей и наименьшей напряженности позволяет провести анализ о состоянии конструкции в режиме реального времени; Способ расширяет функциональные возможности за счёт использования датчиков: волоконно-оптических датчиков с нанесенными брэгговскими решетками на них, что позволило своевременно выявлять моменты повреждения, появление дефекта или дефектов, имея сравнительный анализ отношения деформаций как локальных, так и общих, сигнализировать о недопустимом развитие повреждений, о превышении уровня допустимой деформации в объеме конструкции и предупреждать его разрушение. Способ позволяет оптимизировать количество датчиков за счёт СМАРТ - «умного» расположения в специальных местах, определенных предварительным моделированием, не снижая точность и качество получаемой информации о возникших и/или накопленных дефектов в процессе эксплуатации. Способ позволяет повысить срок эксплуатации волоконного –оптического датчика с брэгговской решёткой за счет защитного покрытия (например, полиимидного, обладающим достаточной прочностью, антифрикционными свойствами, водостойкостью, защищая датчик от любого вида воздействия: сжатие растяжение ударов в процессе его установки, коррозии и т.д.). Илл. 7.