Шагапов В.Ш., Башмаков Р.А., Рафикова Г.Р., Мамаева З.З. «Затухающие собственные колебания жидкости в скважине, сообщающейся с пластом» Прикладная механика и техническая физика, 61, № 4, с. 5-14 (2020)

Исследуются собственные колебания столба жидкости в вертикальной скважине, возникающие при резком закрытии или открытии скважины (гидроударе). При этом период колебаний, интенсивность их затухания определяются не только протяженностью столба жидкости в скважине, ее диаметром и реологическими свойствами жидкости, но и коллекторскими характеристиками призабойной зоны пласта (в частности, коэффициентами проницаемости, качеством перфорации скважин и свойствами трещин, образовавшихся вследствие гидроразрыва пласта). С использованием математической модели, описывающей движение столба жидкости в скважине и фильтрацию в призабойной зоне, найдены решения задачи о собственных затухающих колебаниях столба жидкости в скважине. Получены характеристические уравнения для определения комплексных частот (частоты колебаний и коэффициента затухания). Изучены зависимости частоты колебаний, коэффициента затухания и декремента затухания от проницаемости пласта, найдена амплитуда колебаний в различных точках скважины.

Изюмов Р.И., Беляев А.Ю., Свистков А.Л. «Определение механических свойств материала при индентировании в колебательном режиме» Вестник Пермского университета. Серия: Физика, № 3, с. 39-47 (2020)

Предложен новый способ расшифровки данных, получаемых с помощью атомносиловой микроскопии (АСМ) в колебательном режиме наноиндентирования. Разработана модель взаимодействия зонда АСМ на упругой балке (кантилевере) с образцом. Помимо статической нагрузки на основании кантилевера задана силовая модуляция по гармоническому закону. Такой подход позволяет использовать для расчёта механических характеристик не только силу взаимодействия зонда с материалом, но и сдвиг фазы колебаний кантилевера по отношению к заданному гармоническому сигналу на его основании, а также соотношение амплитуд этих колебаний. Данная информация дает возможность оценить наличие вязкости материала. Было показано преимущество колебательного режима перед квазистатическим индентированием, заключающееся в возможности исключить влияние необратимых процессов (пластика, хрупкое разрушение в материале) на результат эксперимента и выявить наличие временных зависимостей. Показано, что модель содержит небольшое количество констант, предложены методы их определения. Проведенные с помощью разработанной модели расчёты позволили сделать ряд рекомендаций по выбору жесткости кантилевера для получения наиболее информативных результатов эксперимента. Данный подход представляется перспективным при исследовании материалов с высокой степенью неоднородности по жёсткости, в том числе при определении локальных свойств наполненных нанокомпозитов вблизи частиц наполнителя.

Ерофеев В.И., Иляхинский А.В., Никитина Е.А., Родюшкин В.М. «Исследование дефектной структуры металла методом ультразвукового зондирования» Проблемы машиностроения и надежности машин, № 1, с. 109-114 (2019)

Предложен методический подход к исследованию дефектной структуры металла методом ультразвукового зондирования. Показано, что представление процессов, определяющих влияние состояния материала на параметры зондирующего импульса статистической моделью в виде распределения Дирихле, позволяет с учетом изменения дефектной структуры металла количественно охарактеризовать изменение формы зондирующего импульса, улучшить понимание феноменов взаимодействия упругой волны со средой.

Вопилкин А.Х. «Ультразвуковая дефектометрия: от спектрального образа до когерентного изображения портрета дефектов. Часть 1. Ультразвуковая дефектометрия на основе спектрального и дифракционного образов» Территория NDT. Международный журнал по неразрушающему контролю, № 2, с. 64-68 (2020)

Приведена история развития одного из актуальных направлений ультразвукового контроля – ультразвуковой дефектометрии за 50-летний период работы автора сначала в НПО «ЦНИИТМАШ», затем в НПЦ «ЭХО+». Начинались работы с применения дифракционных методов оценки типа и размеров дефектов, затем на смену им пришли ультразвуковые голографические методы, которые сослужили хорошую службу на атомных электростанциях. В последние годы активно развиваются методы и аппаратура ультразвуковой дефектометрии с использованием фазированных решеток (ФР). Апогеем создания приборов ФР явился выпущенный на рынок ФР-дефектоскоп на 128 каналов, в котором реализованы одновременно три технологии контроля.

Щеголихин В.П., Горин С.В., Маслов В.Л., Никущенко Д.В., Сетин А.И. «О возможности определения остаточного акустического ресурса корабельных механизмов» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 1, с. 159-162 (2019)

Изложена возможность расчетного определения значений остаточного акустического ресурса корабельных машин и механизмов в период их эксплуатации с использованием бортовых информационно-измерительных комплексов виброакустического самоконтроля. Представлены расчетные зависимости и изложен порядок измерения и расчета остаточного акустического ресурса. Показано, что использование данного алгоритма в составе программного обеспечения существующих и перспективных бортовых информационно-измерительных комплексов должно существенно расширить возможности виброакустического контроля корабельного оборудования, машин и механизмов за счет выявления начала деструктивных процессов и недопущения превышения уровнями спектральных составляющих своих «паспортных» значений или эксплуатационной нормы в одной или нескольких спектральных полосах частот. Работа корабельных информационно-измерительных комплексов в режиме определения остаточного акустического ресурса должна осуществляться строго на одном и том же режиме движения и работы технических средств корабля, соблюдение параметров режима должно контролироваться корабельной системой управления техническими средствами. Особенно эффективно, предложенная выше, методика определения остаточного акустического ресурса будет работать в том случае, когда в бортовых информационно-измерительных комплексах предварительно реализованы алгоритм паспортизации виброакустического состояния корабельных механизмов и алгоритм выявления «акустически неисправных» механизмов в энергетических отсеках корабля.

Щеголихин В.П., Горин С.В., Майоров В.С., Никущенко Д.В., Сетин А.И. «Алгоритм выявления источников повышенной виброактивности в энергетических отсеках корабля» Морские интеллектуальные технологии, 1, № 1, с. 163-166 (2019)

Бортовые вычислительные комплексы виброакустического контроля служат для выявления «акустически неисправных» судовых машин и механизмов. Эксплуатация бортовых комплексов в реальных условиях показала, что их показания могут искажаться наведенными уровнями вибрации и воздушного шума, создаваемыми соседними машинами и механизмами. В данной работе предлагается алгоритм выявления источников повышенной виброактивности и шумоизлучения машин и механизмов, находящихся в отсеках корабля. Реализация данного алгоритма в составе программного обеспечения существующих бортовых информационноизмерительных комплексов виброакустического контроля существенно расширит их технические возможности в решении задач выявления машин и механизмов, вносящих основной вклад в повышенное шумоизлучение корабля. Особенно большой технический эффект от применения данного алгоритма должен проявляться при его совместном использовании с алгоритмом выявления «акустически неисправных» судовых машин и механизмов в энергетических системах корабля. При этом предполагается, что ранее в системе реализован алгоритм паспортизации виброакустического состояния машин и механизмов, в основу работы которого положена возможность автоматического сопоставления уровней «паспортного» спектра вибрации или эксплуатационной нормы в одной или нескольких спектральных полосах частот с уровнями реальных спектров, контролируемого объекта.

Костылев К.А., Городецкий Д.О. «Прогнозирование временных рядов в задаче моделирования взаимодействия льда и судна, движущегося в ледовых условиях» Морские интеллектуальные технологии, 2, № 4, с. 28-32 (2019)

В ходе построения математических моделей системы взаимодействия судна и буксируемой им аппаратуры, осуществляемого на основе результатов измерений вибраций модели связной системы «судно-трос-аппаратура» (масштаб 1:100), буксируемой в ледовом бассейне, была выявлена недостаточность продолжительности хода модели по ледовому бассейну для корректной оценки получаемых результатов. Для устранения этого противоречия был применен прием виртуального удлинения длины пробега модели путем прогнозирования временного ряда перемещений аппаратуры и судна в модуле statsmodels языка программирования Python. Построенные модели и выданные ими прогнозы достаточно хорошо передают характер колебаний системы. Полученные с их помощью результаты применимы для анализа вибраций судна с буксируемой аппаратурой во льду. Внедрение приема прогнозирования временных рядов движения моделей судна и буксируемой аппаратуры значительно расширяет возможности технологий моделирования ледовой среды при испытаниях моделей судов, что, в свою очередь, упрощает задачу проектирования методики проведения подводно-подледной сейсмоакустической разведки с использованием ледокольного судна и разработки специальных технических средств для её осуществления.

Зе-Ю Д., Хай-Тао В., Сиань-Мин Ян., Синь Ли., Джун Шу., Мэн Х.Ц. «Исследование по оценке толщины корабельных палубных балок методом на основе волн Лэмба» Дефектоскопия, № 8, с. 10-20 (2020)

Как основной силовой элемент конструкции современных кораблей, корабельная палубная балка имеет большое значение и регулярно находится в условиях больших длительных внешних переменных нагрузок. Методы, используемые при техобслуживании, как правило, зависят от толщины балок. Из-за ограничений используемых методов контроля толщины балок не могут точно оцениваться во время техобслуживания. Поэтому в этой статье предлагается метод контроля, основанный на активных волнах Лэмба, с помощью которого можно оценивать толщину балок. С одной стороны, разработана двумерная (2D) конечно-элементная модель балок и изучена возможность оценки толщины балок с помощью трех индексов повреждения сигнала моды A0. С другой стороны, проводятся также эксперименты. Для эффективного подавления шумов в измеренных сигналах используется декомпозиция по вариационным модам (ДВМ) для определения параметров сигнала в эксперименте, а также используются три индекса повреждения для оценки толщины балок. Экспериментальные результаты показывают, что тенденция изменения трех индексов повреждения согласуется с результатами моделирования. Кроме того, индекс повреждения по энергии рассеянного сигнала на основе моды A0 является более подходящим для определения толщины балок. Таким образом, этот метод оказался подходящим для контроля балок с различной толщиной

Хасьянов У., Угурчиев У. «Ультразвуковой контроль термомеханических характеристик заготовок из TiNi» Проблемы машиностроения и надежности машин, № 4, с. 102-105 (2019)

Рассмотрены особенности характеристик сплавов, обладающих эффектами памяти формы и сверхупругостью. Представлены принципы проведения контроля термомеханических характеристик материала заготовок перед их непосредственным применением. В статье представлен ультразвуковой метод контроля фазовых превращений для заготовок применительно к муфтам термомеханического соединения.

Терентьев Д.А., Елизаров С.В., Алякритский А.Л., Шиманский А.Г., Буганков А.А. «Обзор аппаратных решений в многоканальных системах акустической эмиссии» Территория NDT. Международный журнал по неразрушающему контролю, № 3, с. 58-66 (2020)

Для передачи и преобразования первичного сигнала акустической эмиссии в набор типовых параметров отдельных импульсов, таких как амплитуда, длительность, время нарастания и т.п., в современных акустико-эмиссионных системах используются три ключевых элемента: канал связи, аналого-цифровой преобразователь и акустикоэмиссионный процессор. Рассмотрены все три возможных варианта их взаимного расположения, которые соответствуют традиционной архитектуре, цифровой модульной компоновке и архитектуре «цифровой датчик». Показаны преимущества, ограничения, рекомендованные сферы применения и примеры реализации каждой из трех архитектур.

Марков А.А. «Задачи ставит время. Рельсовая дефектоскопия – интересное и перспективное направление. Интервью с А.А. Марковым» Территория NDT. Международный журнал по неразрушающему контролю, № 4, с. 28-35 (2020)

Иляхинский А.В., Родюшкин В.М. «О возможности контроля процесса деформирования сплава АМг61 по акустическим параметрам» Вестник научно-технического развития, № 5, с. 27-33 (2020)

Решается практическая задача использования принципов нелинейной акустики при исследовании процесса деформировании образцов сплава АМг61. Для контроля состояния сплава использована поверхностная упругая волна. Процесс распространения упругой волны в деформируемом сплаве АМГ61 в силу нелинейных эффектов сопровождается генерацией удвоенной частоты, как продольной составляющей волны, так и сдвиговой, "запрещенной" уравнениями классической теории упругости. Показано, что нелинейный акустический параметр, наравне с активностью акустической эмиссии, чувствителен к смене механизмов эволюции дефектной структуры. Зафиксировано формирование скачка нелинейности в процессе деформирования сплава АМг61, что может свидетельствовать о перестройки структуры металла.

Долматов Д.О., Ермошин Н.И., Конева Д.А., Седнев Д.А. «Применение неэквидистантного преобразования фурье для решения задач ультразвуковой томографии с использованием антенных решеток» Дефектоскопия, № 8, с. 3-11 (2020)

В ультразвуковой томографии с использованием технологии цифровой фокусировки антенной задача повышения производительности контроля неразрывно связана с задачей повышения скорости получения синтезированных изображений. Данная задача может быть эффективно решена при одновременном использовании нескольких подходов, направленных на повышение скорости получения результатов. В рамках этой работы рассматривается алгоритм неэквидистантного быстрого преобразования Фурье (НБПФ). НБПФ может быть использован в существующих вычислительно-эффективных алгоритмах пространственно-временной обработки с расчетами в частотной области и способен обеспечивать корректное восстановление синтезированных изображений при использовании разреженных и неэквидистантных антенных решеток. Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о способности алгоритма на основе НБПФ восстанавливать синтезированные изображения с высокой разрешающей способностью.

Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Лазненко А.С., Кабанов С.И., Кожемякин В.Л., Чернова В.В. «Статические испытания кессона композиционного крыла самолета с использованием акустической эмиссии и тензометрии» Дефектоскопия, № 8, с. 12-21 (2020)

Выполнены статические испытания двухлонжеронного кессона крыла из углепластика Т800. Контроль объекта в процессе нагружения осуществлялся с использованием метода акустической эмиссии (АЭ) и тензометрии. В режиме реального времени определялась относительная деформация материала в областях наклейки тензодатчиков (на панелях кессона, стенках лонжеронов и полках стрингеров). Установлены элементы кессона, в которых наблюдалось нелинейное изменение относительных деформаций, а также регистрировались остаточные деформации после снятия нагрузки. Методом АЭ локализованы источники сигналов, координаты которых соответствовали расположению третьей нервюры. Кластеризация зарегистрированных сигналов АЭ по оцифрованной форме позволила сгруппировать их по источникам, соответствующим разрушению конструкции. Показано, что в процессе нагружения кессона крыла наблюдалось увеличение структурного коэффициента сигналов АЭ, соответствующее расслоению углепластика в зоне локации.

Ватульян А.О., Беляк О.А. «Обратная задача идентификации малого дефекта на основе асимптотического метода» Дефектоскопия, № 8, с. 3-9 (2020)

Рассмотрена обратная задача реконструкции полости малого характерного размера в ортотропном слое на основании информации о поле перемещений на поверхности слоя, измеренного в рамках частотного зондирования. Разрешающие уравнения в обратной задаче основаны на системе граничных интегральных уравнений, сформулированных только по границе полости. В случае антиплоских колебаний на основании асимптотического подхода получены формулы для определения характеристик малого дефекта. Приведены результаты вычислительных экспериментов.

Разыграев Н.П. «Физика, терминология и технология в ультразвуковой дефектоскопии головными волнами» Дефектоскопия, № 9, с. 3-19 (2020)

Исследование, дополнительная проработка и анализ физики, истории и терминологии в ультразвуковой дефектоскопии металлов головными волнами.

Никифорова М.С., Костюков Е.Н. «Влияние размеров кристаллов наполнителя на параметры акустической эмиссии при испытании на растяжение деталей из пластифицированного октогена» Дефектоскопия, № 9, с. 20-27 (2020)

Проведено исследование изменения параметров акустической эмиссии, развивающейся при квазистатическом деформировании деталей из пластифицированного октогена крупной и мелкой фракций в условиях растяжения. Определены характерные изменения акустико-эмиссионных зависимостей и абсолютных значений параметров акустической эмиссии при переходе от крупнозернистой к мелкозернистой структуре материала. В соответствии с результатами проведенных экспериментов проанализированы возможные варианты развития процесса накопления поврежденности и разрушения деталей при изменении размера кристаллов, формирующих их внутреннюю структуру. В качестве подтверждения соответствующих изменений параметров акустической эмиссии исследована структура поверхности деталей в зонах их разрушения с помощью электронного микроскопа. Процесс разрушения деталей, изготовленных на основе мелкодисперсного октогена, в условиях растяжения происходит мгновенно при достижении в какой-либо части объема критического уровня поврежденности и создания условий для объединения микротрещин с образованием макротрещины. Для деталей, имеющих в своем составе крупнодисперсный октоген, характерно разрушение по принципу «слабого» звена, т.е. локализация микротрещин в одной или нескольких зонах по объему деформируемого материала уже на начальной стадии нагружения. Эти зоны становятся местами объединения трещин и очагом их дальнейшего развития на новом масштабном уровне вплоть до разрушения. Полученные результаты расширяют существующее представление о процессе накопления повреждений и разрушения энергетических материалов и могут быть использованы при разработке и усовершенствовании соответствующих математических моделей.

Степанова Л.Н., Чернова В.В., Рамазанов И.С. «Акустико-эмиссионный контроль раннего зарождения дефектов в образцах из углепластика при статическом и тепловом нагружении» Дефектоскопия, № 10, с. 12-23 (2020)

Проведены статические испытания образцов из углепластиков Torayca T700, T800, состоящих из девяти монослоев с укладкой [±45/90/03/90/±45], с геометрическими размерами 600×100×0,9 мм и 500×100×1,4 мм. В процессе статического и теплового нагружения осуществлен контроль дефектов акустико-эмиссионным (АЭ) методом. Два образца статически нагружались и одновременно подвергались воздействию температуры T=100°C. Шесть образцов нагружались статически при температуре T=20°C. В режиме реального времени были локализованы источники сигналов АЭ, которые соответствовали разрушению материала образцов. Для них из зон локации образцов изготавливались шлифы и проводилась фрактография материала углепластика. Выполнен анализ зарегистрированной АЭ-информации. Рассмотрены основные информативные параметры сигналов АЭ, локализованных в рабочей зоне образцов. С использованием кластерного анализа по цифровой форме для сигналов АЭ определены три типа кластеров. Для первого типа кластеров частота сигналов АЭ превышала 175 кГц и отмечался сравнительно большой уровень энергетического параметра MARSE. В кластерах второго типа наблюдались сигналы АЭ, регистрируемые при статическом нагружении и нагреве образца и обладающие меньшими значениями MARSE и медианной частотой, не превышающей 170 кГц. При испытании образцов без нагрева медианная частота не превышала 140 кГц. Третий тип кластеров был сформирован из сигналов АЭ, частота которых превышала 400 кГц. Подобные кластеры были характерны только для образцов, испытанных при температуре T=20°C.

Еремин А.А., Глушков Е.В., Глушкова Н.В. «Применение пленочных пьезопреобразователей для возбуждения и регистрации бегущих упругих волн в системах активного мониторинга протяженных конструкций» Дефектоскопия, № 10, с. 24-38 (2020)

В настоящее время активно развиваются технологии непрерывного ультразвукового мониторинга состояния протяженных конструкций с помощью бегущих упругих волн, возбуждаемых и регистрируемых сетью пленочных пьезоэлементов. Бегущие волны взаимодействуют с неоднородностями (дефектами) любой природы, выявляя их наличие, возникающими при дифракции отраженными и рассеянными волнами, а изменение их характеристик указывает на деградацию прочностных свойств материала в процессе эксплуатации. На основе измерений, проведенных на лабораторных образцах, демонстрируются возможности пленочных пьезоэлементов генерировать зондирующие сигналы различного вида, а также варьировать их амплитудно-частотными характеристиками в широком частотном диапазоне. Математическое моделирование волновых процессов проводится в рамках интегрального подхода, базирующегося на явном интегральном и асимптотическом представлении возбуждаемых волн через фурье-символ матрицы Грина рассматриваемой волноводной структуры. Приводятся данные экспериментальных измерений, подтверждающие применимость разработанной на этой основе упрощенной модели в двухмодовом диапазоне возбуждения фундаментальных волн Лэмба.

Ватульян А.О., Явруян О.В. «Асимптотический метод решения задачи идентификации криволинейной трещины в упругом слое» Дефектоскопия, № 10, с. 39-48 (2020)

Рассмотрена обратная геометрическая задача идентификации внутреннего криволинейного дефекта в ортотропном упругом слое. Идентификация параметров дефекта (местоположение, глубина залегания, размер, ориентация) осуществлена по данным акустического анализа полей смещений и их характеристик, измеренных на части верхней границы слоя. Рассматривается установившийся режим колебаний и два случая – антиплоские и плоские колебания полосы. Предложен эффективный асимптотический подход к исследованию прямой и обратной задач для трещин малого относительного размера. Предлагаемая схема позволяет существенно упростить решение прямой задачи и свести решение обратной задачи к нахождению параметров дефекта из трансцендентных уравнений. Представлены численные результаты вычислительных экспериментов.

Судхира К., Нандхита Н.М., Пайнени Бхавагна Венкат Сай В., Налламоту В.К. «Методы глубокого обучения для определения параметров дефектов в сварных швах по ультразвуковым сигналам» Дефектоскопия, № 10, с. 49-59 (2020)

Описана компьютерная интерпретация ультразвуковых сигналов, отображающих дефекты сварных деталей. В данном исследовании изучается применимость долгой краткосрочной памяти (ДКСП) для определения параметров дефектов. Благодаря преимуществу ДКСП, первый метод включает обучение ДКСП непосредственно на сигналах, используемых в качестве входных данных, и тестирование его способности обнаруживать дефекты по входным сигналам. Большой разброс в длине входных последовательностей приводит к разреженности в других последовательностях, это влияет на общую точность. Следовательно, во втором методе ДКСП обучается также и на характеристиках сигналов, было обнаружено, что общая точность контрольных данных составляет 67,64%. Эти характеристики являются статистическими параметрами, полученными из коэффициента аппроксимации входных сигналов. Входные сигналы разлагаются по новому вейвлет-шаблону.

Качанов В.К., Соколов И.В., Караваев М.А., Концов Р.В. «Выбор оптимальных параметров ультразвукового теневого бесконтактного способа контроля изделий из полимерных композитных материалов» Дефектоскопия, № 10, с. 60-70 (2020)

Показано, что для повышения чувствительности ультразвукового бесконтактного теневого контроля изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) необходимо наряду с известными методами (увеличением амплитуды зондирующего сигнала, использованием радиотехнических методов обработки сигналов, использованием высокочувствительных электроакустических преобразователей) оптимизировать параметры бесконтактного контроля. Определены критерии выбора протяженности воздушных промежутков между излучающим преобразователем и объектом контроля и между объектом контроля и приемным преобразователем, а также определены критерии выбора длительности зондирующих сигналов. Предложены методы повышения надежности контроля краевых областей изделий из ПКМ с небольшой толщиной. Приведены результаты автоматического бесконтактного сканирования изделий из ПКМ в теневом режиме с помощью адаптивного измерительного комплекса, позволяющего адаптировать параметры контроля для каждого нового контролируемого изделия.

Недосека А.Я., Недосека С.А., Яременко М.А., Овсиенко М.А. «Системы акустико-эмиссионного мониторинга при техническом диагностировании промышленных объектов» Техническая диагностика и неразрушающий контроль, № 3, с. 37-42 (2020)