Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

14.04 Акустическая диагностика и неразрушающий контроль

 

Плотников В.А., Макаров С.В. «Волновые эффекты корреляции элементарных деформационных актов при высокотемпературном нагружении алюминия и его сплавов» Журнал технической физики, 90, № 4, с. 660-664 (2020)

Проведены эксперименты по деформированию алюминия и его сплавов в условиях механического нагружения и высоких температур. Установлено, что накопление деформации в этих условиях протекает как монотонный и скачкообразный процесс, сопровождающийся монотонной и импульсной акустической эмиссией. Установлено, что основной вклад в накопление деформации вносят деформационные скачки, сопровождающиеся не только акустической эмиссией, но и осцилляцией механического напряжения. Осцилляция механического напряжения свидетельствует о быстропротекающих процессах упрочнения и разупрочнения металлических материалов. Спектральный анализ потока сигналов акустической эмиссии свидетельствует, что в ходе накопления деформации деформируемый объем представляет собой естественный резонатор, на котором осуществляется преобразование первичных сигналов акустической эмиссии в низкочастотный спектр стоячих акустических волн, осуществляющих корреляцию элементарных деформационных актов в макроскопическом масштабе, где масштаб корреляции определяется длиной стоячей волны. Ключевые слова: деформационные скачки, акустическая эмиссия, стоячие акустические волны.

Журнал технической физики, 90, № 4, с. 660-664 (2020) | Рубрики: 05.04 14.04

 

Шагапов В.Ш., Галиакбарова Э.В., Хакимова З.Р. «К теории локального зондирования трещин, образовавшихся при гидроразрыве пласта, с использованием импульсных волн давления» Прикладная механика и техническая физика, 62, № 4, с. 46-56 (2021)

Исследована динамика импульсного сигнала, распространяющегося в кольцевом зазоре между диагностирующим зондом и открытой скважиной, окруженной низкопроницаемым пластом, подвергаемым гидроразрыву. Трещины расположены вдоль скважины, скважина и трещиновато-пористая среда заполнены одной и той же акустически сжимаемой жидкостью. Задача решается численно методом быстрого преобразования Фурье. Получены дисперсионные уравнения, описывающие распространение затухающих бегущих волн в зазоре с учетом фильтрации жидкости через продольные трещины. Проведен анализ влияния фильтрационных характеристик пласта, трещин гидроразрыва пласта и ширины зазора между корпусом зонда и стенкой скважины на фазовую скорость и коэффициент затухания, а также на эволюцию импульсных сигналов.

Прикладная механика и техническая физика, 62, № 4, с. 46-56 (2021) | Рубрики: 06.01 09.05 09.09 14.04

 

Берестовицкий Э.Г., Гладилин Ю.А., Франтов А.А. «Стендовый комплекс синхронного контроля виброшумовых и функциональных характеристик электрогидравлической аппаратуры» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 7, № 1, с. 6-14 (2021)

Рассмотрены результаты создания и применения автоматизированной системы синхронного контроля виброшумовых и функциональных характеристик электрогидравлической аппаратуры на специализированном гидравлическом стенде. С ростом скорости протекания процессов в электрогидравлической аппаратуре, количества параметров оценки и требований, предъявляемых к перспективным образцам, возрастает потребность и актуальность во внедрении на специализированных испытательных стендах автоматизированных систем, способных осуществлять запись широкого перечня характеристик. Процесс контроля таких характеристик осложняется необходимостью проведения испытаний электрогидравлической аппаратуры как на стационарных, так и нестационарных, быстропротекающих режимах её работы. При этом измерение параметров должно осуществляться синхронно и достоверно. Для обеспечения этих условий для создания автоматизированной системы были сформулированы ряд требований как к оборудованию, так и к программному обеспечению, исходя из критериев функциональности, мобильности, гибкости, модернизируемости и обслуживаемости оборудования. Помимо аппаратной части было создано специализированное программное обеспечение. Оно включает в себя унифицированную оболочку анализа и регистрации данных, а также SCADA-проекты, представляющие из себя результат объектно-ориентированного программирования. Использование автоматизированной системы измерения, интегрированной в состав стендового комплекса, позволило осуществить: – синхронное автоматизированное регистрирование различных параметров, характеризующих быстротекущие процессы (давление, расход, перемещение, температура, вибрация); – взаимную передачу данных с автоматизированной системы измерений на специализированный управляющий комплекс. Расширившиеся измерительные возможности позволили более всесторонне оценивать виброшумовые и функциональные характеристики работы электрогидравлической аппаратуры, определять их взаимосвязь, осуществлять настройку и доработку конструктивных решений такой аппаратуры, достигая требуемых параметров её работы.

Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 7, № 1, с. 6-14 (2021) | Рубрики: 12.01 14.04

 

Берестовицкий Э.Г., Соловьев М.В. «Моделирование распространения акустических волн в гидравлических системах управления с получением спектральных характеристик распределения звуковой мощности в программном комплексе Simhydraulics Matlab» Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 7, № 1, с. 21-27 (2021)

К современным гидравлическим системам предъявляются жесткие требования по шуму и вибрации. В имеющемся объеме работ много внимания уделяется большому количеству факторов, зачастую без учета их взаимовлияния. В общем случае их можно разделить на схемно-конструктивные, системные и принципиальные решения. В настоящее время развитие науки и техники находится на том уровне, когда дальнейшее улучшение акустического качества отдельных элементов и систем в целом возможно при исследовании возникающих процессов на стыке наук. В связи с этим в работе рассматриваются возможности моделирования волновых процессов в гидравлических системах управления с последующим получением акустических характеристик, что представляет собой совместное использование математического аппарата теории управления и методов акустики. В качестве одного из наиболее подходящих средств решения поставленных задач в работе рассматривается программный комплекс Simhydraulics Matlab. Наряду с математическими моделями элементов системы управления в работе предложены акустические модели элементов, которые учитываются при моделировании переходных процессов в системе. На основе полученных результатов предлагаются дополнительные критерии оценки качества систем управления.

Динамика и виброакустика (Journal of Dynamics and Vibroacoustics с 2014 по 2016 № 2), 7, № 1, с. 21-27 (2021) | Рубрики: 12.01 14.04

 

Карташев В.Г., Трунов Э.И., Шалимова Е.В., Концов Р.В. «Модернизация эхометода ультразвуковой дефектоскопии» Дефектоскопия, № 11, с. 24-33 (2021)

Рассматривается модернизация эхометода ультразвуковой дефектоскопии, отличающейся тем, что кроме решетки преобразователей, контактирующих с рабочей (передней) поверхностью объекта, дополнительно используется один или несколько приемных преобразователей на боковой поверхности объекта. Данный способ расположения антенных решеток позволяет существенно улучшить разрешающую способность, а в случае использования антенной решетки на боковой поверхности объекта – получить дополнительную информацию для построения изображения внутренней структуры объекта. С целью получения потенциальной разрешающей способности используется сверхширокополосный зондирующий сигнал с гауссовской огибающей в комбинации с оригинальным алгоритмом обработки сигналов, включающий в себя суммирование, одностороннее ограничение и перемножение принятых сигналов. В работе даны некоторые практические рекомендации. Проведена оценка потенциальной разрешающей способности в различных направлениях.

Дефектоскопия, № 11, с. 24-33 (2021) | Рубрики: 14.01 14.02 14.04

 

Алмазов В.В., Сорокин М.Ю. «Способы минимизации влияния плотности на датчики давления на основе вибрирующего цилиндра» Датчики и системы, № 11, с. 50-55 (2020)

DOI: 10.25728/datsys.2020.11.7 Представлены механизмы влияния плотности измеряемой среды на выходную характеристику вибрационно-частотного датчика давления. Рассмотрены конструктивные способы минимизации и схемотехнические способы компенсации влияния плотности на вибрационно-частотные датчики давления. Показаны результаты экспериментального исследования датчика давления и датчика давления с компенсацией плотности измеряемой среды при помощи чувствительного к плотности вибрационно-частотного элемента.

Датчики и системы, № 11, с. 50-55 (2020) | Рубрики: 14.02 14.04

 

Мелешко Н.В., Коновалов Н.Н., Сойфер Ю.Р. «Сравнение результатов ультразвукового контроля, полученных одноэлементными и многоэлементными пьезоэлектрическими преобразователями» В мире неразрушающего контроля, 24, № 3, с. 46-50 (2021)

Выполнены исследования с целью сравнения результатов ультразвукового контроля, полученных ультразвуковыми дефектоскопами с одноэлементными пьезоэлектрическими преобразователями и фазированными решётками, а также приборами, реализующими SAFT алгоритм.

В мире неразрушающего контроля, 24, № 3, с. 46-50 (2021) | Рубрики: 14.02 14.04

 

Терентьев В.Ф., Слизов А.К., Смыслов А.М., Таминдаров Д.Р., Просвирнин Д.В., Пенкин А.Г., Ширяев Л.П., Сиротинкин В.П. «Влияние электролитно-плазменной полировки на механические свойства аустенитно-мартенситной трип-стали ВНС9-Ш» Деформация и разрушение материалов, № 2, с. 21-28 (2020)

DOI: 10.31044/1814-4632-2020-2-21-28 Исследовано влияние электролитно-плазменной полировки (ЭПП) на комплекс механических свойств тонколистовой аустенитно-мартенситной трип-стали ВНС9-Ш. Показано, что ЭПП мало влияет на статические механические свойства стали из-за особенностей образования мартенсита деформации в процессе статического растяжения. В то же время ЭПП способствует повышению предела усталости в результате снижения концентрации напряжений от поверхностных дефектов. Ключевые слова: аустенитно-мартенситная трип-сталь, электролитно-плазменное полирование, статическое растяжение, усталость, акустическая эмиссия, фрактография

Деформация и разрушение материалов, № 2, с. 21-28 (2020) | Рубрики: 14.02 14.04 14.06 14.07

 

Ботвина Л.Р., Тютин М.Р., Иоффе А.В., Перминова Ю.С., Просвирнин Д.В. «Механические и физические свойства, механизмы разрушения и остаточная прочность стали 15Х2ГМФ для нефтяных насосных штанг» Деформация и разрушение материалов, № 9, с. 22-34 (2020)

DOI: 10.31044/1814-4632-2020-9-22-34 Оценены механические свойства, изучены стадийность и механизмы разрушения стали 15Х2ГМФ при статическом, циклическом и ударном нагружении в температурном диапазоне от –100 до +20°C. На различных стадиях статического и циклического нагружения прямым методом измерена реальная поврежденность и определены физические свойства стали – скорость и коэффициент затухания продольных ультразвуковых волн, коэрцитивная сила, вихретоковый параметр и напряженность собственного магнитного поля. Изучено влияние предварительного циклического нагружения на остаточную прочность, параметры акустической эмиссии, измеренные в процессе растяжения циклически деформированных образцов, и механизмы разрушения. Выделены стадии накопления повреждений, характеризуемые изменениями параметров поврежденности и физических свойств стали, и предложены информативные критерии диагностики конструкции на ранней и поздней стадиях эксплуатации. Ключевые слова: нефтяные насосные штанги, поврежденность, магнитные и акустические свойства стали, критерии диагностики, стадийность изменения поврежденности и физических свойств

Деформация и разрушение материалов, № 9, с. 22-34 (2020) | Рубрики: 14.02 14.04 14.06 14.07

 

Тютин М.Р., Ботвина Л.Р., Левин В.П., Белецкий Е.Н., Петерсен Т.Б., Синев И.О. «Кинетика накопления повреждений в сплаве Д16ч при статическом нагружении» Деформация и разрушение материалов, № 9, с. 18-26 (2021)

DOI: 10.31044/1814-4632-2021-9-18-26 Исследована кинетика накопления повреждений в листовом алюминиевом сплаве Д16ч (система Al–Cu–Mg) на различных стадиях статического нагружения с использованием комплексной методики, включающей регистрацию сигналов акустической эмиссии (АЭ), структурные исследования, определение электросопротивления и вихретокового параметра. На основании зависимостей перечисленных характеристик от относительной деформации выделены четыре стадии разрушения образцов. Получены корреляционные экспоненциальные зависимости электросопротивления и вихретокового параметра с поврежденностью, которые могут быть использованы для диагностики состояния материала. Ключевые слова: алюминиевый сплав Д16ч, акустическая эмиссия, поврежденность, вихретоковый контроль, электросопротивление, затухание и скорость ультразвуковых волн, стадийность разрушения

Деформация и разрушение материалов, № 9, с. 18-26 (2021) | Рубрики: 14.02 14.04 14.06 14.07

 

Колоколов А.С., Вороничев П.П. «Проверка гипотезы полигармоничности применительно к задаче вибродиагностики роторного оборудования» Датчики и системы, № 2, с. 56-60 (2021)

Проведены стендовые испытания синхронного двигателя, в результате которых записаны сигналы с датчика частоты вращения вала и акселерометра. На основе сравнительного анализа пиков в амплитудных спектрах и регистрируемых сигналов с датчиков, сделан вывод о несостоятельности полигармонической гипотезы для описания вибрационных сигналов.

Датчики и системы, № 2, с. 56-60 (2021) | Рубрика: 14.04

 

Гайсин Р.С., Тюканько В.Ю., Демьяненко А.В. «Разработка метода ультразвукового контроля качества пластиковых изделий, полученных методом ротационного формования» Дефектоскопия, № 11, с. 34-40 (2021)

В настоящее время в мире ускоренными темпами развивается технология ротационного формования пластмасс. Однако при данном методе переработки возможно возникновение в стенках изделий «микропузырьков», которые значительно ухудшают их качество. В данной работе для оценки качества пластиковых изделий был применен метод ультразвукового контроля (УЗК). С помощью эхометода при рабочей частоте 2,5 МГц был проведен анализ образцов различной степени качества. Выявлено, что скорость распространения ультразвукового сигнала не зависит от степени качества изделий и составляет 2330±10 м/с. Установлено, что чем больше параметр шероховатости поверхности изделий Rz (от 2,5 до 20 мкм), тем меньше становится амплитуда донного сигнала Аа. Недопеченный образец определяется по параметрам Аа (от –6,0 до –15,0 МГц). Определен эталонный образец (ρ=0,942 г/см3), с помощью которого можно калибровать дефектоскоп, его Аа=0 дБ при рабочей частоте 2,5 МГц. Выявлена зависимость между плотностью/пропеченностью изделий и амплитудой донного сигнала. Доказана возможность выявления внутренних дефектов изделий методом УЗК. Предложена новая методика выявления годных изделий в производстве, с помощью которой можно определить степень качества изделий.

Дефектоскопия, № 11, с. 34-40 (2021) | Рубрика: 14.04

 

Пепеляев А.В. «Преимущества нового дефектоскопа с фазированными решетками OmniScan X3 и метода общей фокусировки TFM при ультразвуковом контроле сварных швов» Техническая диагностика и неразрушающий контроль, № 4, http://www.tndt.idspektr.ru/index.php/current-issue (2021)

Техническая диагностика и неразрушающий контроль, № 4, http://www.tndt.idspektr.ru/index.php/current-issue (2021) | Рубрика: 14.04

 

Шагапов В.Ш., Галиакбарова Э.В., Хакимова З.Р. «К теории акустического сканирования повреждений подземных трубопроводов» Акустический журнал, 67, № 6, с. 583-594 (2021)

Изучается эволюция импульсного сигнала, инициированного толчком цилиндрического поршня и распространяющегося по неподвижной жидкости, заполняющей трубопровод, который зарыт в грунт и имеет протяженный поврежденный участок. Принятая математическая модель основывается на линеаризованных уравнениях одномерного течения слабосжимаемой жидкости. Пространственная протяженность сканирующего импульсного сигнала полагается значительно меньше длины трубопровода и длины поврежденного участка, но больше диаметра канала. При получении условий отражения на границах поврежденного участка и расчете эволюции сигнала на этом участке принято, что интенсивность утечки жидкости полностью лимитируется проницаемостью грунта. Задача решается численно методом быстрого преобразования Фурье. Для этого получены дисперсионные выражения для фазовой скорости и коэффициента затухания гармонического сигнала на поврежденном участке, коэффициентов отражения и прохождения на границах этого участка. На их основе проведен анализ влияния геометрических параметров канала, проницаемости грунта, реологических свойств жидкости на поведение гармонических волн. Задача об эволюции импульсного сигнала решается в несколько этапов: распространение импульсного сигнала по среде, заполняющей канал; дисперсия сигнала на поврежденном участке с формированием отраженных и прошедших волн возмущения; распространение отраженных и прошедших поврежденный участок импульсных возмущений до модельных датчиков-анализаторов сигналов.

Акустический журнал, 67, № 6, с. 583-594 (2021) | Рубрики: 04.09 14.04

 

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

 

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