Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

14.04 Акустическая диагностика и неразрушающий контроль

 

Ордин А.В., Рипецкий А.В. «Расчет ресурса обшивки самолетной конструкции по условиям акустической прочности с использованием САПР» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 9, с. 246-220 (2012)

Даны материалы по расчету эксплуатационного ресурса обшивки панелей скоростного самолета с использованием разработанного авторами статьи программного комплекса автоматизированного расчета. Рекомендованы способы продления эксплуатационного ресурса обшивки панелей летательного аппарата.

Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 9, с. 246-220 (2012) | Рубрики: 12.01 14.04 14.06

 

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

 

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

 

Ордин А.В., Рипецкий А.В. «Автоматизированная система акустического расчета тонкостенных пластин летательного аппарата» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 9, с. 206-214 (2012)

Разработан автоматизированный программный комплекс расчета тонкостенных панелей летательного аппарата, позволяющий определять уровень напряжений в тонкостенных панелях летательного аппарата на этапе концептуального проектирования, уровня акустического поля во время эксплуатации летательного аппарата и создания акустических карт летательного аппарата.

Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 9, с. 206-214 (2012) | Рубрики: 14.04 14.06

 

Багреев Г.А., Якубов В.П. «Неразрушающая трансмиссионная томография поверхностных дефектов трубопроводов» Известия вузов. Физика, 63, № 2, с. 73-78 (2020)

На основе теоретического анализа предлагается новый метод трансмиссионной томографии поверхностных дефектов трубопроводов с использованием ультразвуковых волн, распространяющихся вдоль их стенок. Волны возбуждаются и принимаются датчиками на двух кольцеобразных линиях, разнесенных вдоль поверхности трубы. Эти волны, распространяясь по поверхности трубы, представляют собой прямолинейные цилиндрические волны, которые закручиваются либо влево, либо вправо по ходу трубы подобно торсионным волнам. При появлении на поверхности какого-либо дефекта возникающие волны сопровождаются изменениями теневых проекций на контролируемом конце трубы. Задача томографии дефектов состоит в определении местоположения и формы дефектов путем обращения возникающих проекций. Физической особенностью этой задачи от традиционной томографии является то, что все эти проекции возникают на взаимно пересекающихся и левых и правых траекториях. Решение задачи достигается путем многократной поперечной пролонгации образующей цилиндрической поверхности трубы, на которой все траектории волн становятся прямолинейными. Приводится ряд примеров, подтверждающих возможность восстановления предложенным методом местоположения и формы дефектов различной формы.

Известия вузов. Физика, 63, № 2, с. 73-78 (2020) | Рубрика: 14.04

 

Матюшин В.В. «Коррозионный мониторинг ультразвуковым методом контроля с применением фазированных решеток» Территория NDT. Международный журнал по неразрушающему контролю, № 1, с. 34-42 (2020)

1. Проведено практическое испытание современного ультразвукового оборудования с использованием ФР для целей коррозионного мониторинга. В результате был оптимизирован комплект оборудования, который позволяет осуществлять коррозионный мониторинг практически всех типоразмеров трубопроводов, включая отводы и гибы. 2. Для коррозионного мониторинга предлагается использовать оборудование исключительно с возможностью визуализации ультразвуковых данных. Информативность и относительная простота пользования таким оборудованием позволяют существенно улучшить достоверность контроля (выявления коррозионных поражений) со стороны как эксплуатирующей организации, так и надзорных органов. 3. Оборудование с позиционированием преобразователей и сохранением данных контроля позволяет: проводить мониторинг роста КРН на выбранных реперных участках путем периодического сравнения, при этом доступны точные количественные оценки; реализовать более глубокое функциональное разделение труда, что в свою очередь позволит рационально использовать потенциал персонала и в конечном счете повысить качество работ. 4. В результате испытаний было установлено, что для коррозионного мониторинга более удобен иммерсионный ввод ультразвука в сравнении с контактным вариантом. По отношению к контактному вводу иммерсионный ввод имеет следующие преимущества: обеспечение надежного акустического контакта, даже на участках с большой волнистостью качество данных остается высоким; постоянная погрешность измерения толщины вследствие отсутствия истирания призм, т.е. отпадает необходимость частой подстройки и калибровки оборудования, что свойственно для контактного варианта; отсутствие механического воздействия на ФР делает ресурс его работы практически неограниченным (в контактном варианте ПЭП или сменная призма являются расходным материалом). 5. В целом современное ультразвуковое оборудование позволяет выполнять надежный коррозионный мониторинг на открытых участках трубопроводов.

Территория NDT. Международный журнал по неразрушающему контролю, № 1, с. 34-42 (2020) | Рубрика: 14.04

 

Пантелеев И.А., Коваленко Ю.Ф., Сидорин Ю.В., Зайцев А.В., Карев В.И., Устинов К.Б., Шевцов Н.И. «Эволюция поврежденности при сложном неравнокомпонентном сжатии песчаника по данным акустической эмиссии» Физическая мезомеханика: Международный журнал, 22, № 4, с. 56-63 (2019)

Проведено экспериментальное исследование процесса накопления повреждений при сложном (непропорциональном) неравнокомпонентном сжатии песчаника на испытательной системе трехосного независимого нагружения с in situ регистрацией дискретных импульсов акустической эмиссии на нагружающей плите и свободной от напряжения грани кубических образцов. Проведен сравнительный анализ данных акустической эмиссии, зарегистрированных на образцах и плите, который позволил установить качественное соответствие изменения интегрального (суммарный счет) и дифференциального (активность акустической эмиссии) параметров в процессе деформирования песчаника. По результатам проведенного частотного анализа волновых форм зарегистрированных импульсов акустической эмиссии установлено, что импульсы от датчиков, зафиксированных на нагружающей плите испытательной системы трехосного независимого нагружения, являются более низкочастотными по сравнению с импульсами датчиков, закрепленных непосредственно на образце. Выявленные отличия являются следствием различия акустических импедансов образцов и плиты, определяются дисперсией, рассеиванием и ослаблением сигнала в процессе его распространения в системе «повреждаемый образец - плита». Установлено, что формирование полос локализованной деформации, фрагментация и появление макродефекта сопровождаются активизацией акустической эмиссии и изменением ее частотного состава. Проведенные эксперименты показали принципиальную возможность регистрации акустической эмиссии при закреплении датчика на одной из нагружающих плит испытательной системы трехосного независимого нагружения и возможность измерения акустической эмиссии при истинно трехосном неравнокомпонентном сжатии. Размещение датчика на плите позволило регистрировать сигналы акустической эмиссии на этапах локализации, фрагментации и роста макродефекта, когда наблюдается существенное нарушение сплошности образца. Это позволяет получать информацию о характере эволюции повреждений на стадии деформационного разупрочнения, проводить экспериментальные исследования процесса накопления повреждений при трехосном пропорциональном и непропорциональном деформировании горных пород.

Физическая мезомеханика: Международный журнал, 22, № 4, с. 56-63 (2019) | Рубрика: 14.04

 

Сучков Г.М., Мигущенко Р.П., Кропачек О.Ю., Плеснецов С.Ю., Билык З.В., Хорошайло Ю.Е., Ефименко С.А., Салам Б. «Бесконтактный спектральный экспресс-способ обнаружения коррозионных повреждений металлоизделий» Дефектоскопия, № 1, с. 14-21 (2020)

В качестве нового признака наличия дефекта на донной поверхности изделий предложено использовать форму огибающей спектра совокупности импульсов принятых из металлоизделий прямым полосовым электромагнитно-акустическим преобразователем. Для контроля труб, листов, оболочек разработан новый способ дефектоскопии, включающий возбуждение и прием пакетных ультразвуковых импульсов с заданной длительностью и частотой заполнения, определение формы огибающей спектра суммарного принятого сигнала, сравнение полученной огибающей спектра с огибающей спектра донных сигналов на бездефектном контрольном участке и принятие решения о наличии дефектного участка металла по результатам сравнения. Экспериментально доказано, что разработанный способ эффективен как при наличии в реализации отраженных от дефектов эхосигналов, так и в их отсутствие. Эффективность разработанного способа подтверждена экспериментально при выявлении дефектных участков на донной поверхности изделия.

Дефектоскопия, № 1, с. 14-21 (2020) | Рубрики: 14.04 14.06

 

Буйло С.И., Верескун В.Д., Колесников В.И., Мантуров Д.С., Попов О.Н. «Определение коэффициента трения на стадии приработки и диагностика точки перехода к стационарной фазе по сигналам акустической эмиссии» Дефектоскопия, № 1, с. 44-50 (2020)

Рассмотрена совместная динамика изменения параметров акустической эмиссии (АЭ) и коэффициента трения в процессе испытания на машине трения TRB плоских образцов стали 12Х2Н4АШ, в том числе с ионно-плазменным вакуумным напылением Ti+Al+N. Приведены результаты исследования формы кривой восстановленных значений интенсивности потока актов АЭ на разных участках экспериментальных кривых зависимости коэффициента трения от времени испытаний. Обнаружена существенная корреляционная связь коэффициента трения с интенсивности восстановленного потока актов АЭ. Предложены методы оценки коэффициента трения и времени окончания стадии приработки по восстановленному потоку актов АЭ.

Дефектоскопия, № 1, с. 44-50 (2020) | Рубрика: 14.04

 

Каледин В.О., Вячкина Е.А., Вячкин Е.С., Будадин О.Н., Козельская С.О. «Применение ультразвуковой термотомографии и электросиловой термографии для тепловой дефектометрии малоразмерных дефектов сложных пространственных композитных конструкций» Дефектоскопия, № 1, с. 66-75 (2020)

Представлена комплексная технология тепловой дефектометрии малоразмерных дефектов типа нарушения сплошности композитных конструкций сложной геометрии. Технология комплексной дефектометрии основана на выявлении и идентификации внутренних дефектов как источников тепла, вызванных применением дополнительных источников стимуляции. Применение комплексной технологии позволяет выявлять типы дефектов, которые существующими методами практически не выявлялись, например, дефекты малых размеров, сомкнутые трещины, микротрещины и т.п. и определять их местоположение в материале. Показано, что погрешность определения глубины залегания дефектов в материале при использовании предлагаемой комплексной технологии не превышает 10–15%, что вполне приемлемо для практического применения.

Дефектоскопия, № 1, с. 66-75 (2020) | Рубрика: 14.04

 

Матвиенко Ю.Г., Васильев И.Е., Бубнов М.А., Чернов Д.В. «Влияние размеров и формы технологических вырезов на точность локации источников акустической эмиссии» Дефектоскопия, № 2, с. 3-11 (2020)

Проведены эксперименты по исследованию влияния размера и формы вырезов в стальных пластинах на разность времени прихода импульсов акустической эмиссии на приемные преобразователи. Полученные данные были сопоставлены с результатами численного моделирования распространения упругих волн в пластинах с различными полосовыми и круговыми вырезами. Результаты исследований свидетельствуют о том, что форма выреза в значительно меньшей степени влияет на время регистрации импульсов преобразователями антенной решетки, чем размер выреза и расположение приемного преобразователя относительно зоны затенения - кромки выреза. С учетом результатов исследований в стальной плите толщиной 40 мм с центральным отверстием 100 мм была проведена оценка точности локации источника акустической эмиссии, расположенного вблизи кромки отверстия. Проведенные исследования показали, что в этом случае для снижения погрешности измерений менее 10% относительно базового размера антенной решетки, локационная группа должна включать не менее четырех преобразователей. Численное моделирование распространения импульсов акустической эмиссии в пластинах с полосовыми и круговыми вырезами позволило значительно сократить объем экспериментальных исследований, повысив при этом их информативность.

Дефектоскопия, № 2, с. 3-11 (2020) | Рубрика: 14.04

 

Ван Я., Ян Ч., Ван Н., Чжан Т.Т., Яо Ф. «Экспериментальное исследование механизма разрушения цементного раствора, армированного базальтовым волокном, основанное на вейвлет-анализе энергетического спектра акустической эмиссии» Дефектоскопия, № 4, с. 22-31 (2020)

Для исследования влияния базальтового волокна на процесс и механизм разрушения материалов на основе цемента при осевом сжатии были измерены сигналы акустической эмиссии (АЭ), связанные с цементным раствором, армированным базальтовым волокном (ЦРАБВ) с пятью значениями объемного содержания волокна (0 ∼2,0%) при осевом сжатии. Статистический анализ вейвлет-коэффициентов энергетического спектра и вейвлет-коэффициентов разложения проводился после шумоподавления до порогового значения и оценки шума исходных сигналов с помощью дискретного вейвлет-преобразования (ДВП) на основе алгоритма Малла. Результаты показывают, что прочность на осевое сжатие и показатели акустической эмиссии уменьшаются с увеличением содержания волокна. В процессе разрушения ЦРАБВ при осевом сжатии основная полоса частот энергии концентрируется на полосах ca7 (седьмой уровень разложения, 0 ∼19,5 кГц), cd5 (пятый уровень разложения, 78 ∼156 кГц) и cd4 (четвертый уровень разложения, 156 ∼312,5 кГц), соответствующих вейвлет-разложению. Вейвлет-коэффициенты энергетического спектра полос ca7 и cd4 показывают отчетливую периодичность, которую можно использовать для определения степени разрушения, в то время как внезапный рост по энергиям полосы cd6 может служить в качестве признака, предшествующего окончательному разрушению образца. Изменение вейвлет-коэффициента энергетического спектра полос ca7 и cd4 можно использовать для оценки устойчивости базальтового волокна к трещинам. Соответственно значения вейвлет-коэффициентов разложения (в том числе и максимальные) могут быть использованы для определения степени разрушения. Статистический анализ вейвлет-коэффициентов энергетического спектра и вейвлет-коэффициентов разложения дает новаторскую идею для оценки внутреннего разрушения материалов на основе цемента.

Дефектоскопия, № 4, с. 22-31 (2020) | Рубрики: 14.04 14.07

 

Лозовский И.Н., Чуркин А.А., Жостков Р.А. «Локализация дефектов в физической модели железобетонной сваи методом межскважинной ультразвуковой томографии» Известия РАН. Серия физическая, 84, № 2, с. 272-277 (2020)

Для уточнения методики сбора, обработки и инверсии данных межскважинной ультразвуковой томографии железобетонных свай выполнено численное и физическое моделирование. По результатам исследований восстановлены границы заданных в моделях дефектов. Представленная методика может быть применена для решения практических задач контроля качества железобетонных конструкций.

Известия РАН. Серия физическая, 84, № 2, с. 272-277 (2020) | Рубрика: 14.04

 

Данилов В.Н., Воронкова Л.В. «Исследование возможностей ультразвукового контроля чугуна с пластинчатым графитом с использованием стандартных прямых преобразователей» Контроль. Диагностика, 23, № 1, с. 4-18 (2020)

Проведено компьютерное моделирование акустических трактов для среды чугуна с пластинчатым графитом для стандартных прямых преобразователей нескольких типов в целях изучения влияния такой среды на характеристики излучаемых и регистрируемых сигналов при ультразвуковом контроле. В ходе исследований для расчета коэффициента затухания продольных волн в чугуне с пластинчатым графитом, обусловленного их рэлеевским и фазовым рассеянием на графитовых включениях, использовалась ранее разработанная модель. Сравнение результатов расчетов спектров и импульсов регистрируемых сигналов с их экспериментальными значениями для двух образцов чугуна с пластинчатым графитом подтвердило возможность использования разработанной расчетной модели для достаточно адекватного для практики ультразвукового контроля описания реальных физических явлений. Проведена оценка отношения уровней регистрируемого сигнала и структурного шума для различных моделей преобразователей, отражателей и характеристик контролируемого чугуна. Показано, что повышенное затухание продольных волн в чугуне по сравнению со сталью вследствие их рассеяния на включениях приводит к более высокому уровню такого шума и может значительно уменьшить отношение сигнал/шум при регистрации отраженных от дефектов сигналов.

Контроль. Диагностика, 23, № 1, с. 4-18 (2020) | Рубрика: 14.04

 

Данилов В.Н., Воронкова Л.В. «Исследование особенностей ультразвукового контроля чугуна с шаровидным графитом с использованием продольных упругих волн» Контроль. Диагностика, 23, № 2, с. 6-25 (2020)

На основе ранее разработанной модели оценки коэффициента затухания упругих продольных волн в чугуне вследствие их рэлеевского рассеяния на графитовых включениях проведено исследование влияния такого затухания для чугуна с шаровидным графитом на характеристики сигналов с частотными спектрами разной ширины в зависимости от номинальных частот импульсов, моделей чугуна и пройденного ультразвуковой волной расстояния. Проведено компьютерное моделирование акустических трактов для среды - чугуна с шаровидным графитом для стандартных прямых преобразователей двух типов в целях изучения влияния такой среды на характеристики реальных излучаемых и регистрируемых сигналов при ультразвуковом контроле. Сравнение результатов расчетов спектров и импульсов регистрируемых донных сигналов с их экспериментальными значениями для двух образцов чугуна с шаровидным графитом показало возможность использования примененной расчетной модели для достаточно адекватного для практики ультразвукового контроля описания фактических физических явлений. Показано влияние затухания продольных волн в чугуне с шаровидным графитом на диаграмму направленности их излучения в зависимости от модели чугуна и длительности импульса. Оценка отношения уровней регистрируемого сигнала и структурного шума для различных отражателей и характеристик контролируемого чугуна показала выполнение рекомендаций И.Н. Ермолова по надежному обнаружению полезного сигнала на фоне помех для толщин, ранее установленных экспериментально. Отмечены особенности АРД-диаграмм для чугуна с шаровидным графитом, обусловленные более высоким, чем в стали, затуханием продольных волн и несколько меньшими скоростями их распространения.

Контроль. Диагностика, 23, № 2, с. 6-25 (2020) | Рубрика: 14.04

 

Жуков А.Д., Григорьев М.В., Данилов В.Н. «Исследование вопроса идентификации трещиноподобного коррозионно-механического дефекта акустическими внутритрубными инспекционными приборами» Контроль. Диагностика, 23, № 2, с. 56-63 (2020)

Рассматривается вопрос идентификации трещин во вмятине или коррозионном повреждении, представляющих собой трещиноподобный коррозионно-механический дефект, акустическими внутритрубными инспекционными приборами (ВИП) по результатам диагностики магистральных нефтепроводов (МН). Выполнены расчетные и экспериментальные исследования процесса взаимодействия акустических волн с поверхностью рассматриваемого дефекта, имитируемого протяженным угловым отражателем с вертикальной торцовой поверхностью, выходящей на выпуклое цилиндрическое основание, которые аналитически описываются соответствующим уравнением акустического тракта. Получены граничные условия применения расчетной модели. Результаты экспериментов подтверждают адекватность предложенной модели и справедливость используемых приближений. Исходя из полученного характера изменения амплитуды эхосигнала предложена технология идентификации трещин во вмятине или коррозионном повреждении акустическими ВИП при проведении диагностики МН.

Контроль. Диагностика, 23, № 2, с. 56-63 (2020) | Рубрика: 14.04