Хмелев В.Н., Барсуков Р.В., Барсуков А.Р. «Контроль параметров ультразвуковых излучателей для определения степени кавитационного разрушения материалов инструментов и защитных покрытий» Датчики и системы, № 2, с. 15-19 (2023)

Рассмотрены результаты исследований, направленных на выявление возможности использования пьезоэлектрических ультразвуковых колебательных систем (УЗКС), применяемых для формирования в жидких средах кавитационного воздействия, в качестве датчика контроля степени кавитационной эрозии материалов рабочих инструментов и защитных покрытий. Исследования осуществлялись на основе анализа физических эквивалентных схем пьезоэлектрических УЗКС (излучателей), формируемых из электромеханических аналогов с учетом присоединяемого тестового образца. Полученные результаты позволили подтвердить возможность и эффективность контроля параметров УЗКС для определения степени кавитационного разрушения инструментов и защитных покрытий, а также установить чувствительность предлагаемого метода контроля. Ключевые слова: ультразвук, кавитационный износ, моделирование, электромеханические аналогии, контроль.

Ерофеев В.И., Иляхинский А.В., Родюшкин В.М., Рябов Д.А., Хлыбов А.А. «Информационно-статистический подход к анализу сигналов акустической эмиссии» Акустический журнал, 69, № 4, с. 490-496 (2023)

Предложен новый информационно-статистический подход, позволяющий рассматривать акустическую эмиссию (АЭ) с позиции синергетики на основе представления процессов, определяющих состояние исследуемого объекта, статистической моделью (образом) в виде функции плотности вероятностей. Показано, что многомерное распределение Дирихле обладает совокупностью свойств, дающих возможность использовать его для определения интегральной меры оценки по наблюдаемым сигналам АЭ процесса пластической деформации. В качестве количественной меры при анализе процесса пластической деформации по сигналам АЭ предлагается использовать параметр самоорганизации. На примере штатных механических испытаний конструкционной углеродистой стали 20 с перлитно-ферритной структурой показано, что информационно-статистический параметр самоорганизации является наиболее информативным при описании процессов, связанных с АЭ.

Степанова Л.Н., Курбатов А.Н., Бехер С.А., Кабанов С.И., Тенитилов Е.С., Чернова В.В. «Исследование продольных напряжений в железнодорожных рельсах методом акустоупругости» Деформация и разрушение материалов, № 2, с. 33-40 (2023)

Оценено время распространения продольных, поперечных и трансформированных ультразвуковых волн в трех отрезках рельсов Р65 в зависимости от температуры с использованием быстродействующей микропроцессорной системы, работающей на основе метода акустоупругости. Полученные временные зависимости и результаты оценки погрешностей измерения временных параметров позволили рассчитать продольные напряжения по всему прозвучиваемому объему рельсов на действующем участке железнодорожного пути с погрешностью не более 10%. Ключевые слова: продольные напряжения, рельсы, акустоупругость, продольные, поперечные, трансформированные волны

Нгуен К.Д., Лыу Н.Т., Демченко С.К., Попова Т.А. «Исследование некоторых типов ультразвуковых датчиков для проверки дефектов материала» Труды международного симпозиума "Надежность и качество", № 2, с. 86-89 (2021)

Проведено исследование производства ультразвуковых датчиков на основе использования двух видов пьезокерамики: титаната бария и цирконата свинца. Основная цель данной исследовательской статьи – рассчитать, разработать и изготовить три типа ультразвуковых датчиков: прямой датчик (использующие продольные волны), датчик наклона (использующие поперечные волны) и датчик, использующий поверхностные волны (волны Рэлея).

Степанова Л.Н., Кабанов С.И., Курбатов А.Н., Ельцов А.Е., Чернова В.В. «Ультразвуковая система для определения продольных механических напряжений в рельсах» Датчики и системы, № 1, с. 31-39 (2023)

Разработанная ультразвуковая (УЗ) система позволяет определять продольные механические напряжения в рельсах, уложенных в путь. С использованием метода акустоупругости, основанного на измерении характеристик упругих волн, проходящих в напряженно-упругой среде, оценивалось время распространения продольных, поперечных и трансформированных УЗ-волн в рельсах. Погрешность измерения времени их прихода не превышала 0,004 мкс. Для проведения измерений на рельс устанавливались два пьезоэлектрических датчика с частотой 2,5 МГц и углом ввода УЗ-волны, равным 18°. Один из них работал в режиме излучения, другой – в режиме приема волны. Третьим был раздельно-совмещенный датчик, устанавливаемый по середине между первым и вторым датчиками. Угол ввода УЗ-волны в этом датчике составлял 0°. Основным измеряемым параметром было время распространения волны от датчика, работающего в режиме излучения, до датчика, работающего в режиме приема. Продольное напряжение в рельсе рассчитывалось через время распространения продольной волны, трансформированной на донной поверхности рельса в поперечную волну, время распространения продольной волны раздельно-совмещенного датчика и акустоупругий коэффициент. Предложен способ, основанный на сравнении времен распространения продольных, поперечных и трансформированных волн, прошедших одинаковый путь в датчике и в контактном слое. В данной системе погрешность определения продольных механических напряжений в рельсах не превышала 10%, что допустимо для практического применения. Ключевые слова: диагностика, ультразвук, продольное механическое напряжение, акустоупругость, продольные, поперечные, трансформированные волны.

Ефремова Е.С., Мифтахов Б.И., Солдаткин В.С. «Трехкомпонентный датчик вектора воздушной скорости летательного аппарата на основе ультразвукового метода контроля параметров набегающего воздушного потока» Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева, 79, № 1, с. 95-100 (2023)

Обосновывается важность и ограничения на применение традиционных и разрабатываемых средств измерения вектора воздушной скорости, построенных на основе аэрометрического, вихревого и ионно-меточного методов контроля параметров набегающего воздушного потока. Рассматривается функциональная схема, модели формирования и обработки информативных сигналов и раскрываются конкурентные преимущество и перспективность применения на малоразмерных и других пилотируемых и беспилотных летательных аппаратах трехкомпонентного датчика вектора воздушной скорости с одним неподвижным приемником и встроенным вычислителем на основе ультразвукового метода контроля набегающего воздушного потока, имеющего простую конструкцию, малую массу и стоимость.

Бояркин Е.В., Бехер С.А., Тарновская А.Е. «Анализ выявляемости дефектов в средней и подступичной части оси локомотива волнами Рэлея» Южно-Сибирский научный вестник, № 4, с. 22-25 (2023)

Выполнение работы направлено на совершенствование методики ультразвукового контроля средней и подступичной частей оси колесной пары локомотива при выполнении плановых видов ремонта с целью выявления поверхностных дефектов волнами Рэлея. В ходе выполнения работы были экспериментально исследованы особенности выявления дефектов в средней и подступичной частях оси колесной пары локомотива преобразователем с углом ввода 90°, а также влияние галтельного перехода подстучной части оси на выявление дефектов.

Лыу Н.Т., Нгуен К.Д., Демченко С.К., Черноверская В.В. «Применение метода акустической эмиссии в задачах контроля и мониторинга технического состояния диагностируемых объектов» Труды международного симпозиума "Надежность и качество", № 2, с. 77-82 (2021)

Рассмотрены особенности одного из методов неразрушающего контроля технического состояния диагностируемых объектов – акустической эмиссии. Раскрыты физические принципы, на которых основан метод, перечислены характеристики и технические параметры, оцениваемые в процессе исследования, освещена история его становления. Приведены области применения метода акустической эмиссии, раскрыты его достоинства перед другими методами технической диагностики и показана возможность использования как для оперативной диагностики, так и для долговременного мониторинга параметров объекта. Сравнительный анализ методов технической диагностики позволил выявить такие преимущества рассматриваемого метода, как высокая чувствительность к обнаружению дефектов, дистанционное обследование объекта, исключающее необходимость сканирования его поверхности, возможность обнаружения дефекта на расстоянии, достигающем сотен метров. Вместе с тем показано, что метод акустической эмиссии имеет ряд существенных недостатков, среди которых значительный уровень акустического шума, вызванный работой испытательного оборудования, сложность определения параметров дефектов, высокие трудоемкость и квалификационные требования к персоналу, проводящему тестирование. Обзор научных исследований, связанных с акустической эмиссией, показал, что дальнейшее развитие этого метода контроля будет направлено на расширение сфер его применения за счет повышения достоверности получаемых результатов, разработки новых подходов и алгоритмов диагностирования на основе применения технологий искусственного интеллекта и автоматизации диагностических процедур. Целью данной статьи является представление основ науки и техники акустической эмиссии и ее уникальных приложений.

Балашов С.А., Зезюля В.В., Булычев В.В., Агеева Е.В. «Исследование вибрационной прочности сварных соединений алюминиевого сплава Д16, выполненных контактной точечной сваркой» Известия Юго-Западного государственного университета, 26, № 2, с. 8-22 (2022)

Цель исследования. Разработать, провести апробацию методики и выполнить экспериментальное исследование вибрационной прочности сварных соединений алюминиевого сплава Д16, выполненных контактной точечной сваркой. Методы. Образцы для испытаний изготавливались из листовых заготовок алюминиевого сплава Д16 толщиной 1 мм посредством контактной точечной сварки. Особенностью предложенной схемы испытаний является реализация симметричного цикла нагружения. В процессе испытаний фиксировалось количество циклов до разрушения в зависимости от размаха колебаний. Для исключения винтового изгиба после вырезки проводился отжиг и термомеханическая правка. После снятия заусенцев и притупления острых кромок проводилась подготовка поверхности заготовок под сварку – химическое травление. Сварка образцов проводилась на машине для точечной сварки TECNA 8214N. Ток сварки составлял 30 кА, продолжительность сварки 0,1 с, усилие на электродах 180 даН. Статическую прочность сварного соединения на срез исследовали на разрывной машине УТС 110М-5 1-У. Усилие разрушения составило 3,66 кН. Особенностью предложенной схемы испытаний является реализация симметричного цикла нагружения. В процессе испытаний фиксировалось количество циклов до разрушения в зависимости от размаха колебаний. Результаты. В результате статистической обработки результатов исследования получена математическая зависимость линейного вида между логарифмами количеств циклов до разрушения и величиной размаха колебаний. В зависимости от размаха колебаний выявлены характерные зоны разрушения. Для обеспечения возможности сопоставления результатов вибрационной прочности, полученных при различных условиях закрепления образцов, предложено в качестве ординаты использовать размах виброперемещения на единицу длины образца. Заключение. Предложена и апробирована методика исследования вибрационной прочности соединений, полученных контактной точечной сваркой, в условиях реализации симметричного цикла нагружения. Для исследованных образцов равноправность сварного соединения основному металлу достигается при значении логарифма отношения размаха виброперемещения на единицу длины образца равного 0,01.

Политов Е.Н., Рукавицын А.Н., Ломас Арсиниега В.П., Теран Акоста Г.Р., Авалос Касканте Ф.Э., Пуэбла Пуэбла Р.Э. «Разработка макета экспериментальной установки для определения коэффициента жесткости цилиндрических пружин и исследования свободных гармонических колебаний» Известия Юго-Западного государственного университета, 26, № 2, с. 23-38 (2022)

Целью исследования является разработка макета экспериментальной установки, позволяющей проводить исследования с упругими элементами путем осуществления силового воздействия на них, а также автоматического сбора данных и их анализа, который позволяет определять коэффициент жесткости и исследовать простые гармонические колебания. Методы. Разработанное устройство позволяет определять коэффициент упругости пружины двумя методами – статическим и динамическим. Динамический метод требует строгого соблюдения определенной методики экспериментальных исследований. При этом исследуемая система находится под действием восстанавливающей силы, прямо пропорциональной смещению, т.е. она представляет собой простой генератор гармонических колебаний. Создаваемый прототип экспериментальной установки включает в себя несущую конструкцию, систему управления, к который подключен ультразвуковой датчик измерения расстояния, и специальное мобильное приложение, позволяющее визуализировать и записывать результаты проведенных измерений в удобной для пользователя форме. Результаты. Разработанный прототип позволяет определить деформацию пружины статическим и динамическим методами, а наличие специального мобильного приложения для устройств с операционной системой "Android" позволяет пользователю управлять устройством со своего мобильного телефона. Экспериментальное устройство позволяет визуализировать графически полученные данные и осуществляет их экспорт в файл переменных значений. Экспортированные показатели выводятся в табличной форме для последующей обработки с помощью статистических инструментов или приложений для численных вычислений. Заключение. Повышение качества образовательного процесса студентов-физиков требует широкого внедрения в учебный процесс специального оборудования для проведения экспериментальных исследований. Специфика такого оборудования может охватывать различные разделы механики, в том числе кинематику, колебательное движение, удар, упругость и т.п.

Муравьев В.В., Муравьева О.В., Леньков С.В., Владыкин А.Л., Белослудцев К.Ю. «Акустическая структуроскопия медных образцов после равноканального углового прессования» Деформация и разрушение материалов, № 6, с. 31-38 (2023)

Исследовано влияние числа проходов при равноканальном угловом прессовании на акустические и физические характеристики меди М1: скорость распространения ультразвуковых волн, плотность, электропроводность, прочность, твердость и структуру. Для акустических измерений применен зеркально-теневой метод многократных отражений. Рассчитаны упругие модули, ослабление и анизотропия свойств деформированных образцов меди. Установлена связь акустических характеристик со структурой образцов, их плотностью, твердостью и электропроводностью. Ключевые слова: равноканальное угловое прессование, медь М1, плотность, микроструктура, электропроводность, скорость продольных волн, анизотропия свойств