Российский фонд
фундаментальных
исследований

Физический факультет
МГУ им. М.В.Ломоносова
 

14.04 Акустическая диагностика и неразрушающий контроль

 

Винокуров Д.Л., Грудзинская И.С. «Физические эффекты на границе двух сред в мощном ультразвуковом поле» Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XV Всероссийской конференции, 21–25 сентября 2020 г., с. 163-166 (2020)

Рассмотрены акустические методы организации потоков приповерхностного массопереноса. Исследовано влияние интенсивности ультразвука, физико-химических свойств масел и нефтепродуктов, толщины пленки, положения излучателя. Получена зависимость степени очистки поверхности воды от времени работы установки. Проведена оценка возможности практической применимости метода

Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XV Всероссийской конференции, 21–25 сентября 2020 г., с. 163-166 (2020) | Рубрики: 06.23 14.04

 

Гончар А.В., Курашкин К.В., Сергеева О.А., Соловьев А.А. «Влияние пластической деформации на анизотропию упругих свойств и скорости ультразвуковых волн в низкоуглеродистой стали» Проблемы прочности и пластичности, 84, № 2, с. 259-271 (2022)

Приведены результаты экспериментальных исследований влияния пластического деформирования на скорости распространения сдвиговых, продольных и головных волн в горячекатаной тонколистовой стали 20. Плоские образцы, вырезанные вдоль и поперек направления прокатки листа, подвергались поэтапному одноосному растяжению с шагом остаточной деформации 4%. Диаграммы растяжения, полученные для образцов, имеют характерную для низкоуглеродистой стали площадку текучести. После каждого этапа образцы разгружались и проводились структурно-чувствительные ультразвуковые измерения с помощью датчиков сдвиговых, продольных и головных волн. Получено, что скорости сдвиговых и продольных волн слабо изменяются до момента потери локальной устойчивости, а скорость головных волн монотонно и практически линейно уменьшается в зависимости от пластической деформации. Исследовано изменение анизотропии упругих свойств материала при пластическом деформировании: получены монотонные зависимости параметра акустической анизотропии (двулучепреломления сдвиговых волн) и относительной разности скоростей продольных и головных волн от степени остаточной пластической деформации. Представленные ультразвуковые исследования позволяют получить информацию об изменениях в структуре материала, вызванных пластической деформацией: эволюции текстуры и накоплении микроповреждений. Получены корреляционные связи между параметром повреждения материала и параметрами анизотропии упругих свойств, которые могут использоваться для ультразвукового контроля состояния пластически деформированной стали. Дополнительные оптические исследования эволюции микроструктуры на поверхности показали, что в процессе пластического деформирования происходят повороты зерен и локализация пластической деформации (полосы Людерса–Чернова), о чем свидетельствует расфокусирование отдельных микро-участков изображения, также в отдельных зернах образуются грубые полосы скольжения.

Проблемы прочности и пластичности, 84, № 2, с. 259-271 (2022) | Рубрики: 06.23 14.04

 

Батанов А.К., Бродский Б.М., Гриненков А.В., Кузьмин А.А., Кожевникова Я.А. «Использование ультразвуковой дефектоскопии в производственном цикле изготовления гидроакустических антенн» Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XV Всероссийской конференции, 21–25 сентября 2020 г., с. 569-572 (2020)

Рассматривается возможность применения и практическая реализация метода иммерсионного неразрушающего контроля в производственном цикле изготовления приемных гидроакустических антенн. Приводятся результаты автоматизированного ультразвукового исследования приемного блока гидроакустической антенны на предмет наличия производственных дефектов в сравнении с данными измерений его акустических характеристик.

Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XV Всероссийской конференции, 21–25 сентября 2020 г., с. 569-572 (2020) | Рубрики: 07.19 14.04

 

Богданов Т.К., Романов М.В. «Оценка дисперсии амплитудно-фазовых разбросов характеристик гидроакустических преобразователей в антенной решетке по результатам измерений Z-метровых характеристик» Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XV Всероссийской конференции, 21–25 сентября 2020 г., с. 576-579 (2020)

Представлены методы оценки амплитудно-фазовых разбросов чувствительности каналов многоэлементных гидроакустических антенн по результатам измерений акустического давления и Z-метровых характеристик в бассейне. Произведен анализ результатов измерений дисперсии амплитудно-фазовых разбросов, полученных с помощью Z-метровых характеристик и моделирования эквивалентных схем.

Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики. Труды XV Всероссийской конференции, 21–25 сентября 2020 г., с. 576-579 (2020) | Рубрики: 07.19 14.02 14.04

 

Рудинский А.В., Ягодников Д.А., Гришин С.А., Горбунов А.Е., Бурков А.С., Бобров А.Н., Сафонова Д.Б. «Акустическая и электрофизическая диагностика двухфазного высокоэнтальпийного потока. Результаты экспериментальных исследований» Теплофизика высоких температур, 59, № 5, с. 737-746 (2021)

На экспериментальной установке, состоящей из модельного жидкостного ракетного двигателя, работающего на компонентах топлива “газообразный кислород–керосин”, выполнены исследования электрофизических и акустических характеристик высокоэнтальпийного двухфазного потока при температурах в камере сгорания 3550–2900 К с твердыми частицами, попадающими в поток в результате эрозии вставки критического сечения сопла из углепластика. Скорость газового потока на срезе соответствовала числу Маха 2.2–1. Зарегистрированы электрофизические и акустические параметры двухфазного высокоэнтальпийного потока, а также вибрационные характеристики конструкции модельного жидкостного ракетного двигателя. С помощью датчика электрического поля установлено, что частицы углерода создают в струе избыточный отрицательный электрический заряд. При анализе амплитудных спектров акустического поля истекающей струи и вибраций конструкции определены частоты, находящиеся в диапазоне 1200–1800 Гц и характеризующие рабочий процесс в камере сгорания модельного жидкостного ракетного двигателя.

Теплофизика высоких температур, 59, № 5, с. 737-746 (2021) | Рубрики: 08.14 14.04

 

Ермоленко О.А., Еремин А.А., Глушков Е.В., Глушкова Н.В. «Аналитическое и компьютерное моделирование волновых процессов бесконтактного ультразвукового неразрушающего контроля» Математическое моделирование в естественных науках, № 1, с. 166-167 (2021)

Бесконтактные преобразователи становятся популярным инструментом ультразвуковой диагностики конструкций. Они просты в эксплуатации, позволяя обследовать большие площади как объемными, так и бегущими волнами. Поэтому разработка адекватных математических и компьютерных моделей для оптимизации процесса бесконтактного волнового мониторинга приобретает особую актуальность. Использование явных интегральных и асимптотических представлений для волновых полей, генерируемых бесконтактным источником в пластинах, погруженных в акустическую среду, позволяет существенно снизить вычислительные затраты и обеспечивает высокую физическую наглядность результатов, недостижимую при традиционном конечно-элементном моделировании без дополнительной постпроцессорной обработки. Проведена их численная и экспериментальная верификация; приводятся примеры, иллюстрирующие пространственное распределение акустического давления и поиск параметров, максимизирующих энергию источника.

Математическое моделирование в естественных науках, № 1, с. 166-167 (2021) | Рубрики: 12.01 14.04

 

Зенченко Е.В., Зенченко П.Е., Начев В.А., Турунтаев С.Б., Чумаков Т.К. «Совместный акустический и деформационный мониторинг трещины гидроразрыва в лабораторном эксперименте» Физика Земли, № 3, с. 148-157 (2023)

Приведены результаты лабораторных экспериментов по совместному активному акустическому и деформационному мониторингу трещины гидроразрыва. Эксперименты проводились в модельном материале на основе гипса. Для сравнения были проведены эталонные эксперименты по исследованию прохождения ультразвуковых волн через заполненную жидкостью щель контролируемой ширины между двумя прецизионными стеклянными пластинами. Целью экспериментов было исследование зависимости амплитуды ультразвуковой волны, прошедшей через трещину от величины ее раскрытия. В этих экспериментах создавалась круговая трещина гидроразрыва, плоскость которой была перпендикулярна оси цилиндрического образца. Вдоль этой же оси располагалась обсаженная нагнетательная скважина, заканчивающаяся на середине его высоты. Образец располагался между двумя дисками из алюминиевого сплава, оснащенных вмонтированными в них пьезокерамическими преобразователями, работающими как в режиме излучателя, так и режиме приемника. Через канал в нижнем диске осуществлялась подача рабочей жидкости в трещину. Через верхний диск производилось насыщение образца поровым флюидом. Вся сборка помещалась в гидравлический пресс, обеспечивающий постоянное сжимающее усилие. Величина раскрытия трещины изменялась в зависимости от расхода жидкости, подаваемой в центр трещины, и измерялась по относительному изменению расстояния между дисками сборки при помощи индукционных преобразователей перемещения. Также были проведены эксперименты, моделирующие трещину, заполненную проппантом. В этом случае апертура трещины изменялась в зависимости от приложенного вертикального давления на образец. По результатам экспериментов, проведенных в различных условиях, были построены зависимости амплитуды ультразвуковой волны, прошедшей через трещину. Экспериментально установлено, что поглощение звука в трещине гидроразрыва, обладающей естественной шероховатостью, вдвое ниже, чем в зазоре между прецизионными стеклянными пластинами. Полученные результаты позволят оценить величину раскрытия трещины гидроразрыва в лабораторных экспериментах, проводимых на образцах большего размера с использованием активного акустического мониторинга.

Физика Земли, № 3, с. 148-157 (2023) | Рубрики: 14.02 14.04

 

Чеботарева Е.А., Лобанов Д.С «Оценка влияния предварительных ударных воздействий на остаточную межслоевую прочность композита на основе использования системы регистрации сигналов акустической эмиссии» Математическое моделирование в естественных науках, № 1, с. 346-348 (2023)

Работа посвящена изучению механизмов повреждения и процессу их накопления в полимерных композиционных материалах, армированных углеродными волокнами. Были проведены испытания на межслоевой сдвиг образцов с предварительным ударным воздействием разной энергии и без него. В ходе эксперимента осуществлялась непрерывная регистрация сигналов акустической эмиссии. В качестве дополнительного метода была использована система для регистрации неоднородных полей перемещений и деформаций, основанная на методе корреляций цифровых изображений. В процессе испытаний осуществлялась синхронизация акустико-эмиссионной системы, оптической системы и испытательной машины.

Математическое моделирование в естественных науках, № 1, с. 346-348 (2023) | Рубрики: 14.02 14.04

 

Ботвина Л.Р., Тютин М.Р., Болотников А.И., Синев И.О., Белецкий Е.Н., Иванов И.А., Юдин А.В. «Малые усталостные трещины в аддитивной стали 316L: влияние на механические свойства, параметры акустической эмиссии и кинетику разрушения» Деформация и разрушение материалов, № 2, с. 25-34 (2024)

DOI: 10.31044/1814-4632-2024-2-25-34 На примере стали 316L, полученной методом селективного лазерного плавления, исследовано влияние предварительного циклического нагружения на прочностные характеристики аддитивного материала, его поврежденность, параметры акустической эмиссии и характеристики деформированного состояния, оцененные методом корреляции цифровых изображений. Проанализирована стадийность разрушения при растяжении материала до и после предварительного циклирования с учетом кинетики изменения параметров акустической эмиссии и деформационных характеристик (максимальных главных деформаций и площади пластических зон). Установлено, что усталостные характеристики стали 316L, полученной аддитивным способом, существенно ниже, чем изготовленной по традиционной технологии. Предварительное циклическое нагружение вызывает раскрытие технологических дефектов структуры и образование малых трещин. Установлено, что испытание на растяжение таких образцов приводит сначала к росту остаточной прочности и работы разрушения, а затем, при относительной долговечности, равной 0,7 от числа циклов до разрушения, эти показатели резко снижаются. Основным механизмом разрушения аддитивной стали 316L является раскрытие и рост малых трещин, зародившихся на технологических дефектах. Процесс роста малых трещин при циклическом нагружении отражается на кинетике параметров акустической эмиссии, оцениваемых при растяжении предварительно циклированных образцов, что подтверждает высокую информативность этого метода для анализа стадийности разрушения материалов.

Деформация и разрушение материалов, № 2, с. 25-34 (2024) | Рубрики: 14.02 14.04

 

Асеев Е.М., Калашников Е.В. «Акустическая эмиссия в системе "сотовая матрица–композит" при разных режимах нагрева» Журнал технической физики, 94, № 2, с. 290-298 (2024)

Экспериментально изучена сложная система, сочетающая в себе сотовую структуру, сопряженную по нормали с композиционной структурой. Для этого использованы идеи акустической эмиссии в твердых телах (т. е. измерение отклика в акустическом диапазоне на внешнее воздействие). Но в отличие от традиционного нагружения (сжатие или растяжение) образца внешними силами использована вариация температурного поля, в которое помещен образец. Изменение температурного поля во времени (скорость изменения температуры) порождает градиенты температурного поля в образце, которые, в свою очередь, генерируют механические напряжения в образце, возбуждая в нем акустические колебания. Зависимости амплитуд акустических сигналов от времени и от скорости изменения температуры обнаруживают четкое отличие бездефектного образца от образца с дефектом. Ключевые слова: структура пчелиных сот, композит, механические напряжения, дефекты в структурах, температурное поле, акустическая эмиссия.

Журнал технической физики, 94, № 2, с. 290-298 (2024) | Рубрики: 14.02 14.04

 

Кротова Е.В., Зайцева Т.А., Кыонг Дао Киен, Саченков О.А. «Неразрушающий контроль образцов многослойных композиционных конструкций с различными дефектами» Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева, 79, № 4, с. 19 (2023)

При неразрушающем контроле многослойных конструкций летательных аппаратов важной задачей является определение внутренней геометрии, оценка качество клеевых соединений, определение наличия инородных включений, выявление расслоения и пустот, исследование структуры материала. При этом необходимо с достаточной точностью определить и координаты дефектов и их размеры. Все это существенно осложняет применение традиционных методов и аппаратуры неразрушающего контроля. На этапах отработки технологии производства агрегатов несущих систем летательных аппаратов была попытка использовать для диагностики акустические методы и рентгенографию, но положительный эффект не был получен. Наиболее приемлемым, после испытаний тестовых образцов, оказался метод спиральной компьютерной томографии, который был внедрен для контроля качества упругих балок втулки несущего винта в процессе производства и перед установкой металлических деталей.

Вестник Казанского государственного технического университета им. А. Н. Туполева, 79, № 4, с. 19 (2023) | Рубрики: 14.02 14.04

 

Ерофеев В.И., Иляхинский А.В., Родюшкин В.М., Иляхинский И.А., Пичков С.Н., Хлыбов А.А. «Неразрушающий контроль состояния материала пар трения насосов установок ВВЭР» Проблемы прочности и пластичности, 84, № 3, с. 364-375 (2022)

Экспериментально продемонстрирована возможность использования неразрушающих методов контроля состояния карбидокремниевых материалов пар трения насосов установок водо-водяных энергетических реакторов, позволяющая выявить на рабочей поверхности подшипников потенциальные места будущего возможного разрушения. Изложена методология исследований акустических свойств и электропроводности изделий из карбидокремниевого композита. Установлена взаимосвязь электропроводности и акустических параметров материала пар трения с характеристиками микроструктуры исследуемого материала. В качестве аппаратной части излучения и приема акустических импульсов был использован прибор фирмы Krautkrаmer USN 52 с излучателями-приемниками продольных и поперечных волн. Для оценки электропроводности использовался вихретоковый измеритель удельной электропроводности ВТ2 с накладным преобразователем 5 кГц, имеющим в качестве индикаторного устройства стрелочный преобразователь с равномерной шкалой, не проградуированной в единицах электропроводности. Измерения электропроводности и скорости продольных и поперечных волн, поляризованных по радиусу, в одних и тех же точках рабочей поверхности подшипника показали совпадение характера изменения результатов этих измерений. Путем измерения скоростей поперечных волн с поляризацией параллельно и перпендикулярно радиусу установлено наличие в материале подшипников, не прошедших испытания в условиях повышенного давления и температуры, значительных внутренних напряжений, провоцирующих появление разрушений (сколов) на рабочей поверхности. Превышение значения скорости продольных волн в зоне разрушения над средним значением для всей рабочей поверхности подшипника достигает 30%, превышение значения электропроводности над средним значением достигает 40%.

Проблемы прочности и пластичности, 84, № 3, с. 364-375 (2022) | Рубрики: 14.04 14.06

 

Федотова Д.В., Хамидуллин Р.М. «Развитие трещин в условиях начального чистого сдвига» Труды Академэнерго, № 4, с. 49-56 (2020)

Проведена серия испытаний компактных образцов с односторонним боковым надрезом в условиях начального чистого сдвига и последующих смешанных форм деформирования. Образцы были выполнены из сталей P2M и 34X, а также алюминиевого Al-alloy 7050 и титанового Ti-6Al-4V сплавов. Экспериментально по стадиям циклического разрушения получены зависимости изменения углов ориентации, девиации и поворота трещин вдоль их криволинейных траекторий. Установлено влияние свойств исследованных материалов на форму кривых развития трещин.

Труды Академэнерго, № 4, с. 49-56 (2020) | Рубрики: 14.04 16

 

Кунавин С.М., Кузнецов А.А., Царев М.В., Бережко П.Г., Кашафдинов И.Ф., Мокрушин В.В., Царева И.А., Забродина О.Ю., Канунов А.Е. «Акустическая эмиссия при гидрировании циркония» Материаловедение, № 2, с. 12-17 (2024)

DOI: 10.31044/1684-579X-2024-0-2-12-17 Исследованы сигналы акустической эмиссии, возникающие при взаимодействии образцов металлического циркония с водородом, а также изменения, происходящие в гидрируемых образцах и являющиеся источниками возникновения акустических сигналов высокой амплитуды. Проведено гидрирование кусков компактного йодидного циркония размером от 5 до 10 мм; стружки, полученной из компактного йодидного циркония, с линейным размером частиц от 2 до 3 мм и толщиной ≈0,2 мм; «крупного» порошка электролитического циркония фракции от 80 до 550 мкм и «мелкого» порошка электролитического циркония с размером частиц менее 80 мкм. Установлено, что источником возникновения акустических сигналов высокой амплитуды во всех случаях является растрескивание частиц циркония на макроуровне, которое приводит к образованию протяженных трещин и разломов на поверхности индивидуальных частиц, а также к измельчению исходных материалов. Растрескивание и измельчение вызваны деформацией и внутренними напряжениями, возникающими в образцах вследствие роста объема твердой фазы при гидрировании. Впервые показано, что атомное отношение [H]/[Zr] в твердой фазе, соответствующее максимуму амплитуды сигнала акустической эмиссии, закономерно увеличивается в ряду куски компактного йодидного циркония–стружка из йодидного циркония–«крупный» порошок электролитического циркония–«мелкий» порошок электролитического циркония, что хорошо согласуется с результатами ранее проведенных аналогичных исследований по гидрированию образцов металлического титана.

Материаловедение, № 2, с. 12-17 (2024) | Рубрика: 14.04