Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

04.14 Методы измерений и инструменты

 

Баженов В.Г., Казаков Д.А., Нагорных Е.В., Осетров Д.Л., Рябов А.А. «Моделирование поведения упругопластических стержней при растяжении-кручении и построение их диаграмм деформирования до разрыва с учетом вида напряженно-деформированного состояния» Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 501, № 1, с. 23-28 (2021)

В научной литературе нет четкого вывода о достоверности “гипотезы единой кривой” при больших деформациях из-за сложностей экспериментального анализа неоднородного напряженно-деформированного состояния (НДС). Авторами разработан экспериментально-расчетный метод, в котором интегральные характеристики (обобщенные силы и перемещения) процесса деформирования определяются экспериментально, а изменения неоднородного НДС – численно. Метод позволил установить существенную зависимость диаграмм деформирования при растяжении и кручении от вида напряженного состояния для сталей 09Г2С, 10ХСНД и 10Г2ФБЮ при умеренных и больших деформациях и заметно уточнить результаты численного моделирования процессов упругопластического деформирования стержней при комбинированных нагружениях растяжением-кручением. Предложенный быстросходящийся алгоритм применим для построения диаграмм деформирования и при других видах квазистатического и динамического нагружения: сжатии, пенетрировании, изгибе и др.

Доклады Российской академии наук. Физика, технические науки, 501, № 1, с. 23-28 (2021) | Рубрики: 04.14 04.15

 

Быстров Н.Д., Гимадиев А.Г. «Об использовании стендовых измерительных трубопроводов в качестве акустических нагрузок зондов пульсаций давления» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 7, № 1, с. 28-33 (2021)

При доводке ГТД на рабочие параметры с учетом пульсаций давления в тракте газогенератора применяются акустические зонды с выносом датчика из зоны с высокой температурой. Подводящий волновод, входящий в состав зонда, является акустически резонирующим элементом, значительно искажающим результат измерения. Среди разнообразных корректирующих элементов для акустических зондов на практике особая роль отводится не отражающим нагрузкам в виде длинных линий. Производственникам при стендовых испытаниях часто целесообразно применять помимо длинных линий конструкции, составленные из дюритовых шлангов с короткими отрезками металлических трубопроводов. В прилагаемом материале показаны результаты испытаний модельного зонда с несколькими видами таких согласованных нагрузок. Показана возможность такого решения для повышения точности измерения пульсаций давления в условиях повышенных температур.

Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 7, № 1, с. 28-33 (2021) | Рубрики: 04.14 10.06 14.02

 

Малетин А.Н., Хатанзейская М.А. «Исследование фильтрующих свойств маятникового акселерометра, функционирующего в режиме автоколебаний» Авиакосмическое приборостроение, 25, № 10, с. 3-12 (2021)

Проведёно исследование фильтрующих свойств маятникового акселерометра в режиме автоколебаний. Показана возможность использования двухпозиционного нелинейного звена в качестве многополосного фильтра. Предложен оптимальный вариант настройки значений параметров нелинейного звена, который обеспечивает минимум погрешности измерений кажущегося ускорения и максимальное быстродействие прибора. Ключевые слова: маятниковый акселерометр, нелинейное звено, автоколебания, многополосный фильтр, гармоническая линеаризация, высокочастотная помеха.

Авиакосмическое приборостроение, 25, № 10, с. 3-12 (2021) | Рубрика: 04.14

 

Ватульян А.О., Дударев В.В. «К исследованию колебаний цилиндра с вязкоупругим покрытием» Вычислительная механика сплошных сред, 14, № 3, с. 312-321 (2021)

Рассматривается задача об установившихся продольно-радиальных колебаниях упругого полого цилиндра с вязкоупругим покрытием. Вязкоупругие свойства и плотность покрытия изменяются только по радиальной координате. Торцы цилиндра находятся в условиях скользящей заделки, периодическая во времени нагрузка приложена ко всей внешней боковой поверхности цилиндра. Выбран четный закон изменения нагрузки по осевой координате. В рамках модели стандартного вязкоупругого тела, следуя принципу соответствия, переменные параметры Ламе заменены на комплексные функции радиальной координаты и частоты колебаний. Решение получено с использованием двух подходов. В рамках первого подхода решение строится с помощью метода разделения переменных и сводится к набору краевых задач для канонических систем дифференциальных уравнений первого порядка с переменными коэффициентами. Далее каждая из этих задач решается численно методом пристрелки. Второй подход основан на методе конечных элементов, реализованном в пакете FlexPDE. Проведено сравнение найденных решений при заданных законах изменения характеристик неоднородности и фиксированной частоте на примере графиков вещественных и мнимых частей компонент радиальных смещений и напряжений. Показана сходимость решения, полученного методом конечных элементов, в зависимости от числа узлов аппроксимирующей расчетную область сетки для значений функций радиального смещения, измеренного в трех точках. Построены графики амплитудно-частотной характеристики на внешней поверхности системы «цилиндр–покрытие» при различных значениях времени релаксации. Выявлено влияние переменных свойств покрытия на функцию смещения. Описаны преимущества каждого из подходов и области их практического применения.

Вычислительная механика сплошных сред, 14, № 3, с. 312-321 (2021) | Рубрики: 04.14 04.15 06.10

 

Решетова Г.В., Анчугов А.В. «Цифровой керн: моделирование акустической эмиссии в целях локализации ее источников методом обращения волнового поля в обратном времени» Геология и геофизика, № 4, с. 597-609 (2021)

Представлены результаты численных экспериментов для решения задачи локализации событий акустической эмиссии в образцах керна. В качестве математической модели использовались уравнения динамической теории упругости в полярной системе координат. Предложен подход к локализации событий акустической эмиссии методом обращения времени, основанный на анализе суммарной энергии волнового процесса. Параметры изучаемых процессов получены на основе обработки данных лабораторных экспериментов. Приведены результаты численного моделирования, на основании которых определяется ряд основных характеристик конфигурации многоканальной системы сбора данных: оптимальное количество каналов регистрации, расположение датчиков относительно керна. Исследована разрешающая способность метода в зависимости от доминирующей частоты и разного количества каналов регистрации.

Геология и геофизика, № 4, с. 597-609 (2021) | Рубрики: 04.14 09.07 14.04

 

Базулин Е.Г., Гончарский А.В., Романов С.Ю., Серёжников С.Ю. «Определение геометро-акустических свойств сварного соединения как решение обратной коэффициентной задачи для скалярного волнового уравнения» Дефектоскопия, № 11, с. 3-14 (2021)

Разработаны ультразвуковые томографические методы неразрушающего контроля объектов с целью определения геометрии сварного соединения и оценки поля скоростей в нем. Предложено решение обратной коэффициентной задачи для схемы регистрации эхосигналов в зеркально-теневом режиме. Проведено численное моделирование для различных томографических схем на образцах с акустическими параметрами и геометрией, соответствующими реальному эксперименту с использованием антенной решетки с рабочей частотой 2.25 МГц. Численными методами проведена оптимизация томографических схем для разных прикладных задач. Показано, что с помощью разработанных томографических схем можно не только обнаружить границы сварного соединения, но и определить поле скоростей внутри объекта контроля.

Дефектоскопия, № 11, с. 3-14 (2021) | Рубрики: 04.14 14.04

 

Базулин Е.Г., Медведев Л.В. «Повышение скорости регистрации эхосигналов ультразвуковой антенной решеткой за счет оптимального прореживания коммутационной матрицы с помощью генетического алгоритма» Дефектоскопия, № 11, с. 15-23 (2021)

Для повышения скорости регистрации эхосигналов и повышения скорости восстановления изображения отражателей предложено использовать прореженную коммутационную матрицу (SMC). Для получения коммутационной матрицы, позволяющей получать изображения минимально отличающиеся от изображения, полученного по полной коммутационной матрице (FMC), предложено использовать генетический алгоритм. Рассмотрено два варианта оптимизации коммутационной матрицы: поэлементное прореживание и прореживание по столбцам. В численном и модельных экспериментах показано, что определенная с помощью генетического алгоритма прореженная коммутационная матрица, заполненная на 25%, позволяет сформировать изображения, отличающиеся от изображения, полученного по FMC, с ошибкой около 3%. Работа с коммутационной матрицей по столбцам позволяет повысить скорость регистрации эхосигналов в 4 раза. Во столько же раз повышается скорость восстановления изображения.

Дефектоскопия, № 11, с. 15-23 (2021) | Рубрики: 04.14 14.04

 

Панкратов Д.Г., Якунин А.К., Попцов А.Г., Юсупов Д.Т. «Скорость звука в природном ударно-сжатом уране в диапазоне давления 20–260 ГПа» Физика горения и взрыва, 57, № 6, с. 122-126 (2021)

Представлены результаты измерения скорости звука в природном уране при его высокоскоростной деформации в областях α- и γ-фаз, а также в области плавления на фронте ударной волны. Регистрация процессов осуществлялась по методике манганинового датчика (диапазон 20–110 ГПа) и индикаторной методике (диапазон 70–260 ГПа). В области твердой фазы урана вдоль его ударной адиабаты определены изменения коэффициента Пуассона, модуля Юнга, модуля объемного сжатия и модуля сдвига.

Физика горения и взрыва, 57, № 6, с. 122-126 (2021) | Рубрика: 04.14

 

Глазов А.Л., Муратиков К.Л. «Влияние механических напряжений на поведение лазерных ультразвуковых сигналов вблизи отверстия в керамике нитрида кремния» Письма в Журнал технической физики, 47, № 12, с. 42-45 (2021)

Выполнено экспериментальное исследование поведения лазерных ультразвуковых сигналов вблизи отверстия в диэлектрической керамике нитрида кремния при воздействии внешних сжимающих напряжений. Показано принципиальное расхождение полученных результатов с аналогичными результатами, полученными нами ранее для металлов, и их количественное несоответствие предсказаниям термодинамической модели формирования термоупругих сигналов от напряженных материалов. Предложено объяснение наблюдающихся расхождений с помощью модели теплового возбуждения дефектных состояний решетки, предложенной нами ранее. Ключевые слова: керамика, лазерный ультразвук, механические напряжения, термоупругость.

Письма в Журнал технической физики, 47, № 12, с. 42-45 (2021) | Рубрики: 04.14 06.23

 

Хлыбов А.А., Кабалдин Ю.Г., Аносов М.С., Рябов Д.А., Шатагин Д.А., Кисилев А.В. «Оценка возможностей использования фрактальной размерности и информационной энтропии упругих волн для оценки поврежденности стали 20 при малоцикловой усталости» Вестник Ижевского государственного технического университета им. М.Т. Калашникова (ИжГТУ), 24, № 3, с. 17-25 (2021)

Приводятся результаты экспериментальных исследований образцов из стали 20 на малоцикловую усталость (консольный изгиб). Получена кривая усталости для исследуемого материала в диапазоне амплитуд напряжений 210–380 МПа. В логарифмических координатах данная зависимость имеет линейный характер. По результатам исследований показано, что одной из структурно-чувствительных характеристик является форма импульса упругой волны, прошедшего в исследуемой среде. Для анализа формы импульса упругой волны предложен алгоритм оценки поврежденности материалов, использующий значения фрактальной размерности аттрактора и информационную энтропию в процессе усталостного нагружения. Установлено, что по полученным зависимостям процесс накопления усталостных повреждений условно можно разделить на 2 фазы. В первой фазе энтропия ультразвукового сигнала практически не изменяется и сохраняется в пределах 0,05–0,1 нат., фрактальная размерность аттрактора ультразвукового сигнала возрастает с 1,5 до 1,8. При переходе во вторую фазу наблюдается максимальные значения фрактальной размерности аттрактора ультразвукового сигнала, значения которого уменьшаются во второй фазе до 1,4 перед разрушением образца. Значения информационной энтропии во второй фазе монотонно возрастают до 0,55 нат. Исследования показали, что полученные зависимости практически не изменяются с изменением амплитуды напряжений. Результаты исследований при различных амплитудах напряжений показали, что характеристики фрактальной размерности аттрактора и информационной энтропии импульсов упругой волны, прошедшие в металле через зоны накопленных повреждений, расширяют и дополняют возможности акустических методов в задачах оценки работоспособности материалов при малоцикловой усталости и позволяют выявить стадию разрушения стали 20.

Вестник Ижевского государственного технического университета им. М.Т. Калашникова (ИжГТУ), 24, № 3, с. 17-25 (2021) | Рубрики: 04.14 14.04