Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

14.02 Акустические измерения и аппаратура

 

Долгих Г.И. «Принципы построения "деформационной антенны Земли"» Письма в Журнал технической физики, 46, № 7, с. 3-7 (2020)

Обсуждаются принципы построения "деформационной антенны Земли" на территории России, предназначенной для регистрации и пеленгации колебаний и волн широкого диапазона частот (от инфразвукового до диапазона гравитационных волн). Располагая лазерные деформографы классического и маятникового типов в определенных точках России, можно получить уникальный комплекс, по чувствительности и частотному диапазону превосходящий комплекс проекта LIGO. Ключевые слова: система пространственно разнесенных лазерных деформографов, гравитационный сигнал, звук, инфразвук.

Письма в Журнал технической физики, 46, № 7, с. 3-7 (2020) | Рубрики: 08.02 14.01 14.02

 

Новиков Е.А., Зайцев М.Г., Клементьев Е.А. «Акустическая эмиссия мерзлых грунтовых оснований в условиях их повторно-переменного термомеханического нагружения» Ученые записки физического факультета МГУ, № 1, с. 2011003-1_-2011003-4 (2020)

Экспериментально установлены закономерности акустической эмиссии в мерзлых грунтах различного вещественного состава, подверженных многократным циклам растепления-заморозки и находящихся при этом под действием квазистатической одноосной механической нагрузки. Исследовано влияние на эти закономерности гранулометрического состава грунта, степени его засоленности, переменной интенсивности температурного воздействия и неоднородности распределения термического градиента. Представлены характеристики и конструктивное исполнение необходимого для выполнения данных исследований аппаратурного измерительного комплекса. Последний также позволяет верифицировать результаты акустических измерений параллельно получаемыми данными ультразвукового прозвучивания и измерения сопротивления вдавливания в грунт зонда. Изложена и обоснована методика интерпретации установленных акустико-эмиссионных закономерностей, позволяющая по параметрам и характеру акустической эмиссии грунтового материала с учетом действия вышеуказанных факторов судить о его несущей способности и стадии деформированного состояния.

Ученые записки физического факультета МГУ, № 1, с. 2011003-1_-2011003-4 (2020) | Рубрики: 11.07 14.02 14.06

 

Качанов В.К., Карташев В.Г., Соколов И.В., Концов Р.В., Трунов Э.И. «Ультразвуковой томограф бетонных строительных конструкций с боковым излучением сигнала» Дефектоскопия, № 2, с. 12-20 (2020)

Рассматриваются проблемы ультразвуковой томографии бетонных строительных конструкций (СК), в которых дефекты расположены под большим углом к антенной решетки (АР). При наклонном зондировании таких СК из сложноструктурного бетона возрастает влияние структурного шума (СШ) из-за эффекта отрицательной взаимной корреляции сигналов СШ на соседних преобразователях АР. Показано, что при наклонном зондировании оптимальный шаг антенной решетки, обеспечивающий максимальное соотношение сигнал/структурный шум, должен составлять (0,35–0,4)λ. Показано, что при томографии внутреннего угла соединения двух стен для более эффективного выделения полезных сигналов из СШ, а также для повышения угловой разрешающей способности, целесообразно использовать или две раздельные антенные решетки, предназначенные для наклонного зондирования СК и расположенные на разных сторонах углового стенового соединения, или единую АР, состоящую из двух линейных АР, объединенных в одну антенну.

Дефектоскопия, № 2, с. 12-20 (2020) | Рубрики: 14.01 14.02

 

Степанова К.А., Кинжагулов И.Ю., Яковлев Ю.О., Ковалевич А.С., Ашихин Д.С., Алифанова И.Е. «Применение лазерно-ультразвукового и акустико-эмиссионного методов неразрушающего контроля на различных этапах дефектообразования при сварке трением с перемешиванием» Дефектоскопия, № 3, с. 3-13 (2020)

Приведены результаты применения лазерно-ультразвукового и акустико-эмиссионного методов неразрушающего контроля для исследования процессов деформации и разрушения сварных соединений, выполненных сваркой трением с перемешиванием. Получены диаграммы деформирования и определены механические характеристики образцов сварных соединений из алюминиево-магниевого сплава. Лазерно-ультразвуковым методом на основе эффекта акустоупругости проведены измерения механических напряжений сварных соединений, возникающих при одноосном нагружении образцов в области упругих деформаций. Проведена регистрация акустико-эмиссионных сигналов, возникающих в ходе растяжения образцов сварных соединений. Установлено, что характер распределения параметров акустической эмиссии при разрушении сварных соединений с дефектами имеет отличительные особенности. В условиях статического одноосного нагружения образцов сварных соединений в качестве информативных параметров рассматривались активность и суммарный счет акустической эмиссии.

Дефектоскопия, № 3, с. 3-13 (2020) | Рубрики: 14.01 14.02

 

Соколовская Ю.Г., Подымова Н.Б., Карабутов А.А. «Количественная оценка пористости однонаправленных углепластиков с использованием лазерно-ультразвукового метода» Дефектоскопия, № 3, с. 14-22 (2020)

Предложен и экспериментально реализован метод оценки пористости углепластиков, основанный на измерении их акустических импедансов. Акустический импеданс исследуемого образца измеряется по величине первообразной ультразвукового импульса, отраженного от границы раздела иммерсионная жидкость-образец. Исследованные образцы представляют собой однонаправленные углепластики с различным объемным содержанием матрицы и наполнителя. Обнаружено, что в исследованных образцах распределение локальной пористости является неравномерным вдоль плоскости укладки углеродных волокон. Величина пористости, усредненной по результатам оптико-акустических измерений, с учетом погрешностей измерения согласуется с данными рентгеновской томографии. Представленный в настоящей работе метод оценки величины пористости не требует определения объема и массы исследуемого объекта и может быть использован для диагностики композитных конструкций сложной формы.

Дефектоскопия, № 3, с. 14-22 (2020) | Рубрики: 14.01 14.02

 

Балдычев С.В., Казаков Н.А., Нефедьев Е.Ю., Сульженко В.А., Яковлев А.В. «Применение методологии акустико-эмиссионного контроля качества сварных швов в процессе изготовления и испытаний металлоконструкций» Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № S2, с. 54-59 (2020)

Объектом исследования являются сварные швы металлоконструкций в процессе сварки и гидравлических испытаний. Материалы и методы. Материалом исследования являются конструкционные стали. Исследования проведены методом акустической эмиссии. Основные результаты. Усовершенствован и апробирован подход к формированию критериев оценки качества сварных швов методом акустико-эмиссионного контроля непосредственно в процессе сварки. В работе предложено использовать индикатор класса опасности источника J. Заключение. Разработанные и усовершенствованные подходы к критериальному анализу сигналов акустической эмиссии успешно применены при контроле в процессе сварки полномасштабной полусферической обечайки и при контроле качества сварных швов в процессе гидравлических испытаний.

Труды Крыловского государственного научного центра (ранее: Труды ЦНИИ им. акад. А.Н. Крылова), № S2, с. 54-59 (2020) | Рубрики: 14.02 14.06 14.08

 

Богданов И.П., Судаков В.А., Топоров Н.Б. «Оптимизация загрузки упорядоченной совокупности летательных аппаратов» Математическое моделирование, 32, № 4, с. 43-56 (2020)

Рассмотрена задача расчета оптимальной загрузки набора воздушных транспортных средств, упорядоченных в соответствии с заданной системой приоритетов. Для указанной задачи предложена формализация в виде задачи смешанного целочисленного линейного программирования, требующая вдвое меньше бинарных переменных для записи условий отсутствия пересечения грузов по сравнению с подходами, представленными в литературе. Разработана технология точного решения указанной задачи, реализованная в форме открытого веб-сервиса. Описаны основные свойства и практическая значимость предложенной технологии.

Математическое моделирование, 32, № 4, с. 43-56 (2020) | Рубрика: 14.02

 

Хлыбов А.А., Кувшинов М.О. «Исследование структуры поверхностного слоя стали 03Н18К9М5Т после ультразвуковой обработки» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 22, № 6, с. 100-106 (2019)

Методами оптической металлографии и просвечивающей электронной микроскопии исследована структура мартенситно-стареющей стали 03Н18К9М5Т. Обнаружено, что в результате воздействия ультразвуковой обработки в поверхностном слое образуется нанокристаллическая структура. В результате структурно-фазовых изменений и образовавшихся сжимающих остаточных напряжений микротвердость поверхностного слоя возрастает. В результате обработки также изменяется шероховатость поверхности.

Физическая мезомеханика: Международный журнал, 22, № 6, с. 100-106 (2019) | Рубрика: 14.02

 

Салита Д.С., Поляков В.В. «Акустическая эмиссия при пластической деформации сплавов системы Pb–Sn» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 23, № 2, с. 84-93 (2020)

Проведено исследование акустической эмиссии, формирующейся при статическом нагружении сплавов системы Pb–Sn, в широком интервале концентраций компонентов сплавов. При механических испытаниях измерялись зависимости скорости счета акустической эмиссии от степени деформации. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о существенном изменении вида регистрируемого акустического излучения в зависимости от структуры сплава, определяемой концентрациями компонентов системы. При малых концентрациях олова зарегистрированная акустическая эмиссия обусловлена движением дислокационных потоков, локализующихся вблизи межзеренных границ, в условиях существенного вклада в пластическую деформацию зернограничного скольжения. При увеличении концентрации b-фазы установлено резкое уменьшение акустического излучения, связываемое с формированием вокруг зерен a-фазы областей с эвтектическим составом, тормозящих развитие дислокационных процессов. Для сплавов эвтектического строения акустическая эмиссия проявлялась в виде максимумов акустического излучения, регистрировавшихся при переходе к сильному пластическому течению. Пластическая деформация в этом случае определялась специфической мезоструктурой сплава и осуществлялась за счет движений как целого отдельных эвтектических колоний, образуемых чередующимися прослойками a- и b-фаз. В заэвтектической области при увеличении концентрации олова наблюдалась мощная акустическая эмиссия, обусловленная ростом вклада b-фазы в акустическое излучение. Показано, что качественные различия в мезоструктуре сплавов системы Pb–Sn, возникающие при изменении концентраций компонентов, вызывают формирование различных доминирующих механизмов пластической деформации и, как следствие, приводят к значительному изменению вида акустической эмиссии при нагружении сплавов.

Физическая мезомеханика: Международный журнал, 23, № 2, с. 84-93 (2020) | Рубрика: 14.02

 

Качанов В.К., Соколов И.В., Федоренко С.А. «Методика определения коэффициента коррекции геометрической дисперсии скорости звука для компактных изделий из бетона» Дефектоскопия, № 4, с. 3-13 (2020)

Приведены результаты исследований по использованию импакт-эхометода для измерения толщины компактных строительных конструкций из бетона. Показано, что в компактных строительных конструкциях, у которых измеряемая толщина сопоставима с иными размерами объекта контроля, не удается определять искомую толщину изделия по собственной резонансной частоте из-за геометрической дисперсии скорости звука. Влияние геометрической дисперсии для каждого компактного изделия различно, вследствие чего следует измерять коэффициент коррекции геометрической дисперсии скорости звука β индивидуально для каждого компактного изделия. Предложена методика определения коэффициента β в компактных изделиях, обеспечивающая как определение основной частоты резонанса, так и устранение влияния геометрической дисперсии скорости звука на точность измерения толщины компактного объекта.

Дефектоскопия, № 4, с. 3-13 (2020) | Рубрики: 14.02 14.04 14.06

 

Базулин Е.Г. «Уменьшение уровня слабо меняющихся помех методом декорреляции при проведении ультразвукового контроля с использованием антенных решеток» Дефектоскопия, № 4, с. 14-21 (2020)

При проведении ультразвукового контроля с использованием антенных решеток в измеренных эхосигналах могут присутствовать помеховые импульсы, которые после восстановления изображения отражателей могут сформировать ложные блики, затрудняющие анализ изображения. К таким нежелательным импульсам можно отнести импульсы реверберационных помех, возникающие при отражении зондирующего импульса от границ призмы, и/или импульсы, отраженные от конструктивного отражателя объекта контроля. Простейший способ уменьшения амплитуды таких импульсов, в случае их высокой стабильности от измерения к измерению, заключается в вычитании из измеренных эхосигналов шаблона с помеховыми импульсами. Однако, если помеховые импульсы слабо меняются при проведении ультразвукового контроля, незначительно изменяя время прихода и амплитуду, то их подавление за счет вычитания шаблона шума не будет эффективно. Для уменьшения уровня слабо меняющихся помех предложено применять процедуру декорреляции. В модельных экспериментах показана эффективность предложенного подхода.

Дефектоскопия, № 4, с. 14-21 (2020) | Рубрики: 14.02 14.04

 

Бабкин С.Э. «Определение скорости основных типов акустических волн в металлах приставным датчиком» Дефектоскопия, № 4, с. 32-39 (2020)

Предложен метод использования приставного датчика поверхностных волн на основе электромагнитно-акустических меандровых преобразователей для определения скоростей поверхностных, продольных и поперечных волн в металлах. Метод применим на образцах с плоскопараллельными границами при одностороннем доступе к изделию. Все три скорости определяются за одну установку датчика на поверхность образца. Решены проблемы точного измерения пути распространения и временного отсчета принятых импульсов. Показано на примерах, что точность определения скоростей звука может быть не хуже 0,5%.

Дефектоскопия, № 4, с. 32-39 (2020) | Рубрика: 14.02

 

Беркович В.Н., Буйло С.И. «Реконструкция амплитуды излучения дефекта по сигналам акустической эмиссии в условиях плоского напряженного состояния» Дефектоскопия, № 4, с. 40-50 (2020)

Рассмотрена задача об установившихся колебаниях, порождаемых дефектом в упругом материале, находящемся на стадии предразрушения в условиях плоского напряженного состояния. Исследован процесс излучения акустической эмиссии (АЭ) от дефекта, выходящего на свободную границу упругого тела. Поставлена задача восстановления амплитуд излучения дефекта по сигналам АЭ на свободной границе тела. Обратная задача восстановления исследована и решена на основе вариационного подхода. Приведены данные численного расчета параметров излучения для алюминия.

Дефектоскопия, № 4, с. 40-50 (2020) | Рубрики: 14.02 14.04

 

Zolotova O.P., Burkov S.I. «Features of the metallization influence on phase velocities of acoustic waves in piezoelectric plates» Журнал Сибирского Федерального университета. Математика и физика, 12, № 6, с. 718-727 (2019)

Выполнен анализ влияния нагрузки в виде двух металлических слоев на изменение фазовой скорости дисперсионных мод упругой волны Лэмба и SH-волны в структурах вида "Me/ZnO/Me" и "Me/AlN/Me" в зависимости от частоты упругой волны и отношения толщин слоев металла и пьезоэлектрика. В качестве материалов металлического слоя (Me) использовали алюминий (Al), молибден (Mo) и платину (Pt). Только моды упругой волны Лэмба обладают локализованными максимумами чувствительности S для всех типов структур. Системы с низкими значениями акустических импедансов материалов слоев и пластин обладают максимальными значениями S при металлизации тонкими слоями, а также имеют минимальные отличия профилей компонент векторов смещений упругой волны. Системы с максимально различными значениями акустических импедансов материалов слоев и пластин обладают максимальными значениями S при металлизации толстыми слоями, а также имеют максимальные отличия профилей компонент векторов смещений упругой волны.

Журнал Сибирского Федерального университета. Математика и физика, 12, № 6, с. 718-727 (2019) | Рубрики: 06.14 14.02

 

Черепанцев А.С., Салтыков В.А. «Широкополосный акселерометр для исследования высокочастотных собственных шумов Земли» Приборы и техника эксперимента, № 1, с. 130-135 (2020)

Рассмотрена физико-математическая модель акселерометра для регистрации сверхмалых колебаний поверхности (10–10–10–11 м) в диапазоне частот десятки герц, работающего на основе S-моды изгибных колебаний. Результаты моделирования позволили не только сравнить основные расчетные характеристики с экспериментальными параметрами имеющегося макета акселерометра, но и исследовать изменение свойств акселерометра при изменении механических и электрических параметров конструкции. Возможность включения последовательной серии биморфных элементов позволяет повысить чувствительность на выходе преобразователя до 10 В·с2/м в рабочей полосе частот 10–100 Гц, что более чем на порядок превышает чувствительность имеющихся в настоящее время широкополосных систем, выполненных на основе пьезокерамических преобразователей. Резонансная частота акселерометра 520 Гц, поперечная чувствительность ≤1%. Описаны методика и особенности опытной регистрации сейсмических шумов акселерометром на сейсмостанции “Начики” на Камчатке. Показана эффективность использования системы регистрации для наблюдения приливных эффектов в сейсмических шумах.

Приборы и техника эксперимента, № 1, с. 130-135 (2020) | Рубрики: 06.14 09.10 14.02