Ладов С.В. «Опыт использования электретных датчиков для замера параметров подводного взрыва непосредственно на преграде» Известия Российской академии ракетных и артиллерийских наук, № 2, с. 143-149 (2021)

Приведены результаты по отработке экспериментальной методики регистрации давления на фронте ударной волны как в свободной жидкости, так и на преграде, с использованием электретных датчиков. Рассмотрены механизм действия такого датчика и способ его тарировки. Подобный датчик имеет малые размеры, не имеет массивного корпуса и может закрепляться непосредственно на жесткой или деформируемой преграде. Ключевые слова: заряд взрывчатого вещества, подводный взрыв, ударная волна, давление, массовая скорость, пьезоэффект, диэлектрик, электретный датчик, преграда

Глазков С.А., Семенов А.В. «Определение влияния границ потока на обтекание профиля в аэродинамической трубе Т-128» Теплофизика и аэромеханика, № 3, с. 487-502 (2023)

В рамках линейной дозвуковой теории решена задача о влиянии границ потока на обтекание профиля по измеренным распределениям давления на нем и на стенках рабочей части. Для тестового случая (испытания профиля BGK1 в аэродинамической трубе IAR1.5m) проведено сравнение поправок к числу Маха набегающего потока и углу атаки профиля, полученных с помощью данного метода и в работах других авторов. Для модели профиля ОСПБ-77, испытанной в аэродинамической трубе Т-128 для двух вариантов проницаемости стенок f=0 и 3%, выполнена коррекция распределенных данных и интегральных нагрузок в диапазоне чисел Маха от 0,2 до 0,78. Внесение поправок позволило существенно сблизить результаты для f=0 и f=3% вплоть до углов атаки, когда на профиле возникает отрыв потока.

Путинцев В.Ю., Новиков А.А., Негров Д.А., Бургонова О.Ю., Пантюхова К.Н., Мулюкова А.Р.. «Влияние режимов термической обработки на коэффициент акустических потерь в материале ультразвукового инструмента» Омский научный вестник, № 2, с. 28-32 (2017)

Рассматриваются режимы термической обработки и их влияние на структуру и свойства материала ультразвукового инструмента. Эффективность передачи энергии ультразвуковых колебаний в обрабатываемую зону напрямую связано с правильным выбором параметров термической обработки ультразвукового инструмента, которая формирует его механические и эксплуатационные свойства. Определены оптимальные режимы закалки и отпуска стали 30ХГСА, применяемой для изготовления ультразвукового инструмента, которая должна обладать вязкоупругими свойствами, низким коэффициентом акустических потерь, а также высокой усталостной прочностью. В результате проведенных исследований цилиндрических образцов резонансной длинны из стали 30ХГСА установлено, что коэффициент акустических потерь существенно зависит от режимов термической обработки. После отпуска при температуре 500°С коэффициент акустических потерь составляет 1,32 единицы, что на 14,28 % меньше, чем при температуре отпуска 540°С (1,54 ед.).

Скобелев С.Б., Бурый Г.Г. «Исследование влияния значений коэффициента обработанности на износостойкость стали 45 при ударно-акустической обработке» Омский научный вестник, № 4, с. 23-26 (2018)

Представлены результаты экспериментальных исследований влияния режимов ударно-акустической обработки на износостойкость образцов при испытании в паре трения сталь 45 – Бр АЖ–9-4. Исследовано влияние значений общего коэффициента обработанности на микротвердость и шероховатость обработанной поверхности, а также получены зависимости шероховатости, микротвердости и момента трения в период приработки от значений общего коэффициента обработанности. Определены рациональные значения общего коэффициента обработанности для стали 45, при которых достигается минимальный износ образцов в период приработки.

Алтай Е., Федоров А.В., Степанова К.А., Кузиванов Д.О. «Оценка эффективности методов обработки сигналов акустической эмиссии при реализации полиномиальных цифровых фильтров» Омский научный вестник, № 3, с. 128-134 (2022)

Представлен метод обработки сигнала акустической эмиссии (АЭ) для выделения информационной и помеховой составляющей из зашумленной записи. Метод основан на полиномиальной цифровой фильтрации. Для компенсации вносимых искажений фильтрами предложена схема двунаправленной обработки сигнала АЭ. Проанализирована работоспособность метода фильтрации зашумленной записи и на основе количественных показателей проведена оценка обработки. Результаты оценки показали, что представленный метод фильтрации обеспечивает устойчивость влияющим помехам и высокую точность обработки записи сигнала АЭ при сравнении с ближайшими аналогами.

Селемон Д.С., Соколова О.М., Хромулина Т.Д., Булкин В.В. «Оценка возможности построения анализатора спектров разнесённых акустических сигналов с использованием типовых электретных микрофонных капсюлей» Методы и устройства передачи и обработки информации, № 21, с. 43-49 (2019)

Проведение измерений при оценке возможного ослабления сигнала условиями трассы распространения или применяемыми средствами защиты (типа шумозащитных акустических экранов) связано с потенциальным различием в амплитудно-частотных характеристик источников, применяемых при измерениях и создания контрольно-измерительной аппаратуры, обеспечивающей анализ характеристик разнесённых акустических сигналов. В статье анализируется возможность применения в разработанной системе анализа спектров акустических сигналов, построенной с использованием графического языка программирования LabView, широко распространённых электретных микрофонных капсюлей. Представлены результаты анализа АЧХ нескольких десятков микрофонных капсюлей. Показано, что различия в характеристика микрофонных пар могут достигать 30 дБ. При использовании стандартного представления характеристик и в октавных или долеоктавных диапазонах могут быть отобраны пары с различием на уровне менее 3 дБ. Сделан вывод о возможности применения системы с такими капсюлями в случаях качественной оценки изменения уровня сигнала, например, в учебном процессе.

Тимофеева В.В., Синетов Н.Н., Первушин Р.В. «Лабораторный стенд для исследования параметров вибраций пластинчатых конструктивов» Методы и устройства передачи и обработки информации, № 21, с. 57-60 (2019)

Разработка и изготовление технической систем с заданными показателями качества и надёжности является актуальнейшей задачей как любого конкурентоспособного предприятия, так и конкурентоспособной экономики целых стран. На стадии эксплуатации надёжность любой технической системы определяет её качество изготовления на предприятии и внешние факторы эксплуатации. К внешним дестабилизирующим факторам прежде всего относят группы климатических и механических воздействий. Анализ влияния механических воздействий может осуществляться с помощью различных видов вибростендов. Описываемый лабораторный стенд позволяет определять такие динамические характеристики пластинчатых конструкций, как собственную частоту колебаний, амплитуду колебаний, виброскорость, виброускорение. Проведённые эксперименты позволяют сделать вывод о работоспособности стенда и совпадении практических результатов с теоретическими расчётами, проведённым по известным методикам.

Быков К.Ю., Качанов И.В., Ленкевич С.А., Власов В.В. «Акустическая методика регистрации начальной скорости деформирования при высокоскоростной штамповке стержневых изделий» Наука и техника, 22, № 1, с. 20-26 (2023)

Разработана акустическая методика и получены выражения для определения начальной скорости деформирования v₀ при высокоскоростной штамповке стержневых изделий, позволяющие найти наиболее рациональную схему расположения записывающего устройства относительно элементов установки. Сущность разработанной методики заключается в регистрации с помощью записывающего устройства звуковых волн, образующихся в процессе вылета ударника из ствола установки и его дальнейшего соударения с формообразующим пуансоном с последующим нахождением времени Δt, за которое ударник проходит расстояние между двумя известными точками своей траектории. В свою очередь, величина Δt определяется как разность между временем регистрации звуковой волны, образовавшейся от вылета ударника из ствола установки, и временем регистрации звуковой волны, образовавшейся от соударения ударника с формообразующим пуансоном. Начальная скорость деформирования, зарегистрированная с помощью разработанной методики в ходе реализации процесса высокоскоростной штамповки стержневых изделий, составила v₀=115,46 м/с.

Луговой В.П. «Сравнительный анализ перемещений ультразвуковых инструментов изогнутой формы» Наука и техника, 22, № 2, с. 96-102 (2023)

Приведен теоретический анализ колебаний криволинейного стержня в виде петли малой жесткости, образованного из четверти окружности с постоянным радиусом, ограниченного углом π/2<γ<π, и двух прямолинейных стержней. Указывается, что в практике ультразвуковой технологии известны некоторые разновидности конструкций, в которых использованы упругие элементы в качестве резонаторов, волноводов, трансформаторов колебаний и инструментов для воздействия на обрабатываемые материалы. Их применение позволяет получить дополнительный импульс силы в рабочей зоне за счет использования потенциальной энергии, вызванной действием упругих свойств таких элементов. Однако теоретическому обоснованию использования упругих элементов в ультразвуковых системах уделено недостаточное внимание. В связи с этим настоящая работа посвящена теоретическому обоснованию применения упругого инструмента из тонкого стержня, имеющего форму петли. Представлены схема и расчет перемещений свободного конца криволинейного стержня под действием сил, направленных вдоль продольной оси. Показано, что упругие перемещения обусловлены криволинейной формой в виде дуги окружности изогнутого стержня. Для сравнения приведены расчетные схемы двух типов криволинейного стержня с присоединенным стержнем. В первом случае свободные концы прямолинейных стержней, направленные вертикально вниз, совершают упругие перемещения по двум координатам. Во втором – концы прямолинейных стержней, направленные под некоторым углом к вертикальной оси и сходящиеся в нижней точке в силу симметричности их расположения, совершают вертикальные перемещения лишь по одной координате. Рассмотренная форма изогнутого стержня может быть успешно применена в качестве инструмента для выполнения технологических задач при ультразвуковом способе обработки отверстий в хрупких материалах, точечной сварки и пр. Такая схема в отличие от традиционной схемы ультразвуковой обработки, основанной на использовании прямолинейных стержней, позволяет усилить величину амплитуды колебаний инструмента за счет упругих перемещений криволинейного участка стержня малой жесткости. Предложенная форма позволит увеличить интенсивность колебаний инструмента и повысить производительность процесса и точность обработки. Полученная расчетная формула показывает, что на величину упругих перемещений криволинейного стержней влияют жесткость поперечного сечения и радиус кривизны изогнутой части, а также угол наклона прямолинейного стержня. Теоретический расчет дополнен сравнительным экспериментальным изучением форм Хладни для обеих схем, полученных на поверхности листа с помощью абразивных частиц.

Соловьев В.О., Шведов И.М. «Разработка алгоритма вычисления эффективных параметров взрывного импульса при взрывореактивном разрушении породных массивов» Проблемы машиностроения и надежности машин, № 4, с. 100-108 (2023)

Выполнено моделирование изменения спектральной плотности импульса напряжений при работе взрывореактивного комплекса в породном массиве. Разработан алгоритм вычисления распределения спектральной плотности импульса давления для нестационарных газодинамических процессов с учетом физико-механических свойств горных пород. Ключевые слова: взрывореактивный способ, разрушение горных пород, спектральный анализ, импульс давления

Соболев И.А., Дитятев Д.В., Лукичев В.Ю., Войнаш С.А., Соколова В.А., Загидуллин Р.Р. «Разработка бортового комплекса для неразрушающего контроля летательных аппаратов методом акустической эмиссии» Известия Тульского государственного университета. Технические науки, № 5, с. 544-548 (2023)

Авиационные технологии и в частности воздушные борта являются важной частью развития России. Они затрагивают как гражданскую часть жизни людей, так и играют ключевую роль в строительстве военного потенциала Российской Федерации (РФ). Было подтверждено в период второй мировой войны, что авиация играет ключевую роль в прикрытии сухопутных войск, в разведке, защите воздушного пространства, сопровождении кораблей, транспорта и т.д. На сегодняшний день летательные аппараты выполняют различные задачи. По своему предназначению и конструкции подразделяются на различные виды. Хоть самолёты и могут отличаться, но у всех них есть кое-что общее – они являются технически сложными и дорогостоящими конструкциями, для безопасной эксплуатации которых требуется постоянный контроль и обслуживание.

Головешкин В.А., Беклемишев С.А., Выборнов А.Н., Мягков Н.Н., Юшманова О.О. «Модель высокоскоростного соударения жесткого осесимметричного ударника с деформируемой полубесконечной преградой» Механика композиционных материалов и конструкций, 27, № 3, с. 323-342 (2021)

Построена аналитическая механическая модель проникания жесткого цилиндрического ударника при высокоскоростном ударе в полубесконечную преграду. Ударник характеризуется тремя параметрами – линейным поперечным размером, массой и начальной скоростью. Относительно механических свойств материала преграды принята гипотеза идеально-жестко-пластического тела с условием несжимаемости. Материал преграды характеризуется двумя параметрами – плотностью и пределом текучести. Задача рассматривается в осесимметричной динамической постановке. Целью работы является получение приемлемых инженерных оценок следующих параметров – глубины внедрения ударника, массы материала, выброшенного из преграды, и эффекта усиления импульса, вызванного выбросом (эжекцией) фрагментов преграды в направлении, противоположном направлению полета ударника. Предложен следующий метод исследования. Строится осесимметричное поле скоростей в трех зонах. Первая зона – это материал преграды «прилипший» к ударнику и движущийся с ним, как твердое недеформируемое тело. Моделируется, как сегмент шара. Второе поле скоростей – фрагмент шарового слоя, примыкающий к первой зоне. Поле скоростей в этой зоне строится из предположения, что скорость определяется из условия несжимаемости. Третья зона – цилиндрическая зона, движущаяся как твердое тело в направлении противоположном движению ударника. На границе зон предполагается условие непрерывности нормальной составляющей скорости. Параметры зон определяются из условия минимума мощности внутренних сил. Уравнение движения заменяется уравнением баланса энергии – изменение кинетической энергии равно мощности внутренних сил. Сделанные предположения позволили определять параметры зон как функцию глубины внедрения ударника. Это дало возможность построить сравнительно простую аналитическую инженерную модель, которая позволяет определить глубину внедрения ударника, массу выброса, усиление импульса. Фактически полученное решение определяется двумя безразмерными параметрами.

Алтай Е., Федоров А.В., Степанова К.А., Кузиванов Д.О. «Экспериментальное определение значимости статистической оценки параметров, характеризующих вторичные диагностические показатели акустической эмиссии» Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 65, № 10, с. 735-746 (2022)

Статистическая оценка вторичных диагностических показателей акустической эмиссии (АЭ) является неотъемлемой частью процесса обработки сигнала после применения методов фильтрации. Представлены результаты анализа параметров АЭ с использованием метода полиномиальной цифровой двунаправленной фильтрации помехи АЭ, полученной при АЭ-контроле двух инструментов в процессе фрезерования. Проанализирована работоспособность данного метода фильтрации при определении различия между исходными и отфильтрованными сигналами АЭ. Выделены фрагменты информационной и помеховой составляющих сигнала, что позволило экспериментально определить показатель сигнал/помеха. Установлено, что использование полиномиального цифрового метода двунаправленной фильтрации повышает качество обработки сигнала и позволяет обнаружить статистически значимые корреляционные связи между параметрами АЭ-сигналов при контроле дефектного и бездефектного инструмента. Линейной регрессионной моделью охарактеризована зависимость, описывающая отношение вторичных диагностических показателей дефектного инструмента к показателям бездефектного инструмента при АЭ-контроле.

Ковалевич А.С., Кинжагулов И.Ю., Степанова К.А., Кузиванов Д.О. «Экспериментальное исследование параметров акустической эмиссии при циклических испытаниях металлических изделий аддитивного производства» Известия высших учебных заведений. Приборостроение, 66, № 2, с. 139-147 (2023)

Исследована кинетика разрушения металлических изделий, выполненных c использованием технологий аддитивного производства, а именно селективным лазерным плавлением. Особенности процесса изготовления изделий данным методом приводят к образованию в материале различного рода структурных неоднородностей, которые, в свою очередь, влияют на прочностные характеристики. Использование метода акустической эмиссии при исследовании кинетики разрушения позволяет выявлять в материале зарождение процессов усталостного разрушения.

Титова Ю.Ф., Яковлев С.Н., Подкользина Л.В., Бабанин Н.В. «Экспериментальное определение частоты свободных колебаний полиуретановых виброизоляторов, применяемых в судостроении» Морские интеллектуальные технологии, 2, № 2-2, с. 100-105 (2022)

Приведено обоснование целесообразности замены резины на полиуретановые эластомеры при изготовлении виброизоляторов. Показано, что современные полиуретановые эластомеры имеют ряд неоспоримых преимуществ по сравнению с традиционным эластомером – резиной. В статье представлено решение дифференциального уравнения движения колебательной системы для двух случаев: первый – когда силы сопротивления отсутствуют и второй – когда свободные колебания происходят с затуханием под действием внутреннего трения в эластомерном материале. Указано, что с точки зрения лучшего гашения свободных колебаний, увеличение гистерезисных потерь в виброизоляционном материале играет положительную роль. В работе приведено подробное описание специального стенда для измерения упруго-диссипативных свойств виброизоляторов по трем направлениям. Стенд позволяет определить основные регламентируемые ГОСТ 27242-87 характеристики: статическую жесткость, демпфирование и минимальную внутреннюю собственную частоту. Проведенные экспериментальные исследования показали перспективность применения нового для отечественного машиностроения эластомерного материала. Ключевые слова: частота свободных колебаний, полиуретановый виброизолятор, логарифмический декремент затухания, гистерезис, коэффициент демпфирования

Клочко В.К., Андреева И.В. «Измерение скорости кровотока системой ультразвуковых датчиков» Биомедицинская радиоэлектроника, 26, № 1, с. 73-81 (2023)

Предлагается радиотехнический подход к измерению скорости кровотока в сосудах. Подход основан на многоканальной обработке ультразвуковых (УЗ) сигналов, принимаемых системой датчиков, ориентированных в единой системе координат одним общим углом поворота относительно направления УЗ-луча. Подход отличается наличием критерия, позволяющего синтезировать алгоритм оценивания вектора скорости с позиции данного критерия, а также анализировать точность полученных оценок. Цель работы - повышение эффективности функционирования приборов УЗ-диагностики сосудов путем получения стабильных оценок скорости кровотока и удобство проведения измерений медицинским персоналом в реальном времени. Результаты. На основе предложенного подхода разработаны метод измерения скорости кровотока и алгоритм его реализации. В соответствии с данным методом в корпусе прибора в виде усеченного конуса размещаются один приемопередающий датчик по центру большего основания конуса, прикладываемого к участку тела, и несколько принимающих боковых датчиков, расположенных по окружности большего основания конуса и имеющих общий регулируемый угол наклона к оси конуса. Центральный датчик излучает УЗ-сигнал по осевой линии конуса в направлении сосуда. Отраженные сигналы принимаются боковыми датчиками, которые измеряют доплеровские сдвиги частот. На основе измеренных частот вычисляются координаты вектора скорости кровотока в сосуде и абсолютная величина скорости в реальном времени. При этом выбирается угол поворота боковых датчиков по максимальной величине скорости. Практическая значимость. Метод позволяет получать стабильные оценки вектора скорости кровотока в сосудах любого участка тела независимо от угла между распространением УЗ-луча и направлением кровотока в сосуде, т.е. наклона прибора. Присутствует более простая настройка УЗ-прибора по одному углу в реальном времени диагностирования. Дан расчет статистической погрешности оценок скорости, показавший допустимый процент погрешности. Метод и алгоритм могут быть реализованы на современной элементной базе.

Кирпичников В.Ю., Смольников В.Ю., Скобля Е.С., Сятковский А.И. «Экспериментальное исследование способов улучшения акустических свойств бумажно-слоистых пластиков» Прикладная механика и техническая физика, 64, № 4, с. 178-183 (2023)

Исследована эффективность двух способов уменьшения вибрации и звукоизлучения пластины из бумажно-слоистого пластика (ламината). Установлено, что включение в конструкцию пластика полимерной поливинилацетатной пленки или облицовка пластины из пластика армированным вибропоглощающим покрытием на основе пленки и алюминиевой фольги или пластика приводит к существенному улучшению ее виброакустических характеристик. Наиболее существенное уменьшение вибрации и звукоизлучения зарегистрировано при нанесении покрытия с алюминиевой фольгой, толщина которой в шесть раз меньше толщины демпфируемой пластиковой пластины. DOI: 10.15372/PMTF202215236

Ковалев К.Е., Ягодников Д.А., Бобров А.Н. «Разработка бесконтактного акустического метода определения давления в камере сгорания модельного ракетного двигателя на твердом топливе» Физика горения и взрыва, 59, № 4, с. 78-84 (2023)

Представлена методика бесконтактной диагностики ракетных двигателей на твердом топливе (РДТТ) на основе анализа акустических колебаний, генерируемых истекающей из сопла сверхзвуковой струей продуктов сгорания. Проведено экспериментальное исследование по определению давления в камере сгорания модельного ракетного двигателя на твердом топливе Е-5-0 с помощью неинвазивного метода контроля, использующего динамический микрофон, расположенный на заданном расстоянии от объекта исследования и регистрирующий акустические поля, создаваемые работающим двигателем. Экспериментально подтверждена возможность бесконтактного определения давления в камере сгорания по частоте акустических колебаний и уровню звукового давления, создаваемого струей продуктов сгорания модельного РДТТ. Показано удовлетворительное согласование результатов расчета давления со значением, зарегистрированным датчиком внутрикамерного давления.

Хлыбов А.А., Углов А.Л., Рябов Д.А., Аносов М.С. «Оценка поврежденности конструкционных металлических материалов акустическими методами» Вестник Ижевского государственного технического университета им. М.Т. Калашникова (ИжГТУ), 25, № 4, с. 18-26 (2022)

Целью настоящего исследования является изучение поврежденности конструкционных металлических материалов акустическим методом при различных внешних усталостных и термических воздействиях. Предложена структурная модель, описывающая процесс накопления рассеянных микроповреждений в материале, параметры которой могут быть измерены акустическим методом. Показано, что в структуре конструкционных металлических материалов в процессе циклического нагружения происходят необратимые процессы, приводящие к изменению физико-механических характеристик. Проведена оценка изменения большого количества информативных параметров акустического контроля в процессе накопления поврежденности. Установлено, что параметры упругих волн зависят от характеристик исследуемой среды. Показано, что состояние поверхностного слоя может быть использовано в задачах более ранней оценки выработанного ресурса материала конструкций. Предложена модель, учитывающая влияние процессов деградации поверхностного слоя на параметры поверхностных волн; приведены результаты экспериментальных исследований, подтверждающие данную модель. Представлены методики для определения механических характеристик материала – модуля упругости, предела текучести, вязкости разрушения, внутренних напряжений, размера зерна и др. – на элементах конструкций без нарушения их прочностных характеристик. Результаты исследований влияния среды на параметры упругих волны служат основой для построения комплексного акустического метода определения физико-механических характеристик конструкционных материалов. Рассматриваются примеры практического использования полученных результатов в задачах обеспечения безопасной эксплуатации ответственных элементов конструкций. Полученные в ходе исследования данные дают возможность оперативно оценить поврежденное состояние и свойства металлических материалов при циклическом нагружении при использовании параметров акустических волн.