Глазов А.Л., Муратиков К.Л. «Особенности поведения лазерных ультразвуковых сигналов вблизи отверстия в дюралюминии при воздействии двух несоосных механических напряжений» Письма в Журнал технической физики, 48, № 11, с. 3-7 (2022)

Исследовано влияние несоосных механических напряжений на возбуждение ультразвуковых колебаний сфокусированным лазерным излучением вблизи отверстий малого диаметра в сплаве алюминия. Проведен анализ поведения сигнала при различных взаимных углах и величинах двух одноосных напряжений. Показано, что при определенных углах под действием механических напряжений не только происходит изменение контраста лазерных ультразвуковых изображений, но и может происходить их поворот как целого относительно центра отверстия. Также продемонстрирована возможность исчезновения линейной составляющей лазерных ультразвуковых сигналов при определенных характеристиках напряжений и появления нелинейной составляющей. Ключевые слова: диагностика, неразрушающий контроль, механические напряжения, лазерный ультразвук.

Асеев Е.М., Калашников Е.В. «Влияние дефектности сотовой структуры в системе «сотовая матрица–композит» на акустическую эмиссию в изменяющемся температурном поле» Вестник Московского государственного областного университета. Серия: Физика–Математика, № 2, с. 17-27 (2022)

Цель статьи – экспериментальное изучение сложной системы, сочетающей в себе сотовую структуру, сопряжённую по нормали с композиционной структурой и имеющей дефектность. Процедура и методы. Рассматривается влияние дефектности сотовой структуры на акустическую эмиссию в системе «сотовая матрица – композит», когда в роли внешнего возмущения выступает изменяющееся температурное поле. Используются методы акустической эмиссии. Вместо нагружения образца внешними силами используется температурное поле. Градиенты температурного поля генерируют механические напряжения в образце, возбуждая акустические поля в образце. Регистрировались акустические сигналы и температура образца. Результаты. Получены зависимости амплитуд акустических сигналов от времени, в связи с нагреванием образцов с дефектом и без дефекта. А также обнаружено влияние размеров образца на акустическую эмиссию. Теоретическая и/или практическая значимость. Амплитудные характеристики сигналов акустической эмиссии позволяют контролировать сложные системы при различных температурах и обнаруживать дефекты без использования механического нагружения изделий. Развиваемые методы акустической эмиссии в температурных полях применимы для анализа и контроля сложных инженерных конструкций.

Кирпичников В.Ю., Кощеев А.П., Сятковский А.И. «Экспериментальное исследование эффективности армированных вибропоглощающих покрытий» Прикладная механика и техническая физика, 83, № 1, с. 65-70 (2022)

Проведены измерения уровней вибрации металлической пластины в отсутствие и при наличии на ее поверхности одного армированного покрытия либо размещенных на ней одного или двух армированных покрытий с такой же или отличающейся толщиной. Определена и сопоставлена эффективность различных схем облицовки пластины покрытиями.

Федоров А.В., Быченок В.А., Беркутов И.В., Алифанова И.Е. «Модель акустического тракта раздельно-совмещенного оптико-акустического преобразователя» Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 22, № 2, с. 339-347 (2022)

Предмет исследования. Ультразвуковые методы контроля занимают одно из ведущих мест в дефектоскопии, структуроскопии, при оценке прочностных характеристик материалов и напряженно-деформированного состояния изделий. Метод основан на явлении акустоупругости и позволяет контролировать напряженно-деформированное состояние изделий по изменению скорости распространения продольной подповерхностной ультразвуковой волны. Для возбуждения акустических колебаний применяются раздельно-совмещенный оптико-акустический преобразователь и лазерно-ультразвуковой дефектоскоп. Конструкция раздельно-совмещенного оптико-акустического преобразователя должна обеспечивать точность измерений времени достижения продольной подповерхностной волной приемника акустических колебаний. Для анализа регистрируемых акустических сигналов и выделения из них сигнала продольной подповерхностной волны в данной работе предложена и разработана конечно-элементная модель акустического тракта раздельно-совмещенного оптико-акустического преобразователя. Метод. Конечно-элементная модель реализована в программном комплексе COMSOL Multiphysics с применением явного решателя на основе разрывного метода Галеркина. Основные результаты. Разработанная конечно-элементная модель позволяет визуализировать поля перемещений акустических колебаний, получать А-сканы и рассчитывать время прихода на приемник оптико-акустического преобразователя продольной подповерхностной волны. Выполнено сравнение расчетных значений времени прихода продольной подповерхностной волны на приемник оптико-акустического преобразователя с результатами натурного эксперимента. Расчеты и натурные эксперименты выполнены для стальных пластин различной толщины. Адекватность модели подтверждена с использованием критерия Фишера (F-мера). Полученные в результате моделирования А-сканы позволили идентифицировать сигналы, регистрируемые оптико-акустическим преобразователем: сигнал продольной подповерхностной волны, сигналы головной и отраженной поперечной волн, собственные шумы оптико-акустического преобразователя. Практическая значимость. Разработанная модель позволяет выделять среди регистрируемых сигналов оптико-акустического преобразователя сигнал продольной подповерхностной волны. Предложенная модель может найти применение при проектировании новых оптико-акустических преобразователей, а также в дефектоскопии и материаловедении.

Тимофеев А.В., Грознов Д.И. «Мониторинг инфильтрационных процессов в гидротехнических сооружениях с использованием распределенного акустического сенсора» Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики, 22, № 3, с. 610-622 (2022)

Предмет исследования. Предложен новый метод мониторинга инфильтрационных процессов, развивающихся внутри тела гидротехнических сооружений. Метод основан на использовании оптоволоконной технологии DAS (distributed acoustic sensing). Данная технология обеспечивает высокую пространственную сплошность анализа сейсмоакустического поля сооружения; цифрового двойника динамики инфильтрационных процессов и эффективных методов обработки сигналов, основанных на машинном обучении (machine learning – ML). Метод. В качестве распределенного сенсора сейсмоакустического поля объекта использована DAS-система, оптоволоконный сенсор которой инсталлирован внутри тела сооружения по принципу максимального охвата. Инфильтрационная активность внутри тела сооружения оценена по совокупности обнаруженных и классифицированных методами машинного обучения инфильтрационных потоков, которые являются источниками сейсмоакустической эмиссии и поэтому уверенно детектируются DAS-системой. Цифровой двойник динамики инфильтрационных процессов, основанный на уравнениях математической физики, использован в качестве нормальной базы при оценке текущего состояния активности флюидов в теле сооружения. Риск разрушения сооружения под воздействием инфильтрационного потока оценен в рамках предложенного, формального метода, основанного на полученных данных цифрового двойника. Основные результаты. На основании анализа базы данных сигналов, состоящей из реальных сигналов инфильтрационных процессов, доказана высокая эффективность детекции и классификации сигналов данного типа при помощи ML-классификатора, входящего в состав системы мониторинга. Предложен цифровой двойник динамики инфильтрационных процессов в теле гидросооружения. На основе использования этой модели предложен метод оценки риска повреждения тела гидротехнического сооружения, которое может произойти в результате реализовавшейся инфильтрационной активности. Практическая значимость. Метод контроля инфильтрационных процессов внутри гидротехнических сооружений может быть использован для мониторинга оперативного состояния практически любых гидротехнических сооружений, в том числе в криолитозоне.

Клюшников В.А., Мишакин В.В. «Прецизионное измерение времени распространения объемных упругих волн для определения характеристик упрочнения нержавеющих сталей» Приборы, № 6, с. 35-38 (2022)

Представлены результаты исследования одноосного статического растяжения стали 12Х18Н10Т методами акустического и вихретокового контроля. Получены зависимости упругих и электромагнитных характеристик от величины пластической деформации. Исследовано влияние температуры нагружения на характер упрочнения стали. Ключевые слова: пластическое деформирование, аустенитная сталь, мониторинг, коэффициент Пуассона, акустическая анизотропия, ультразвуковой контроль, упрочнение.

Сергеева О.А., Гончар А.В. «Изменение параметра акустической анизотропии в основном металле и зоне термического влияния конструкционной стали при пластическом деформировании и усталостном разрушении» Приборы, № 6, с. 39-44 (2022)

Прецизионные измерения времени распространения упругих волн позволяют проводить контроль количественных изменений структурно-чувствительных параметров, например параметра акустической анизотропии, чувствительного к эволюции кристаллографической текстуры и накоплению микроповреждений в процессе силового нагружения металла. В рассматриваемой работе проводятся металлографические и ультразвуковые исследования изменения параметра акустической анизотропии образцов из основного металла и зоны термического влияния конструкционной стали марки Ст3сп5 при одноосном растяжении и малоцикловой усталости. Микроструктурные изменения исследовались с использованием оптического микроскопа. Было выявлено развитие устойчивых полос скольжения в основном металле и зоне термического влияния. Параметр акустической анизотропии измерялся ультразвуковым эхо-импульсным методом. Было установлено, что при одноосном растяжении параметр акустической анизотропии в основном металле и зоне термического влияния изменяется монотонно. Показано, что связь относительного количества циклов до разрушения и ресурса пластичности с параметром акустической анизотропии можно использовать для оценки степени поврежденности исследуемой стали. Ключевые слова: конструкционная сталь, параметр акустической анизотропии, зона термического влияния, малоцикловая усталость, одноосное растяжение.

Сафина Г.Ф. «Метод акустического диагностирования жесткостей опор упруго связанных валов» Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика, № 6, с. 10-14 (2022)

Рассматривается обратная спектральная задача диагностирования коэффициентов жесткостей опор упруго связанных между собой валов по известным значениям частот симметричных колебаний механической системы. Исследован вопрос о существовании и единственности решения задачи акустического диагностирования. Доказаны соответствующие теоремы. Для решения поставленной задачи введен дополнительный параметр. Представлен метод решения задачи, сведенный к решению системы алгебраических уравнений при известных значениях трех частот симметричных колебаний системы из связанных валов. Получены аналитические формулы для единственного восстановления искомых параметров жесткостей. Приведен численный пример применения алгоритма решения задачи. Ключевые слова: связанные валы, акустическое диагностирование, частотное уравнение, жесткости опор, частоты колебаний, метод решения.

Алексеев Р.А., Лапкин И.В., Лапинов А.В., Хабарова Т.А., Голубятников Г.Ю., Андриянов А.Ф., Шкаев А.П., Землянуха П.М. «Квазиоптический субдоплеровский спектрометр на основе провала Лэмба» Известия высших учебных заведений. Радиофизика, 64, № 12, с. 971-982 (2021)

Описан новый субдоплеровский спектрометр миллиметрового и субмиллиметрового диапазонов длин волн с газовой ячейкой увеличенного диаметра, созданный в ИПФ РАН для высокоточных лабораторных измерений параметров молекулярных переходов в интересах радиоастрономии. Благодаря использованию большего диаметра при укороченной длине ячейки, калиброванного аттенюатора для регулирования мощности излучения и синтезаторов с более низким фазовым шумом удалось устранить ряд недостатков предыдущего спектрометра и не только измерить с высокой точностью частоты переходов ряда молекул с учётом сверхтонкого расщепления, но и исследовать их сдвиги за счёт как давления, так и мощности излучения. Полученная информация о прецизионных частотах будет использована, в частности, для изучения внутренней динамики областей звёздообразования, а также для поиска вариаций фундаментальных постоянных. При проектировании оптической схемы спектрометра реализован принцип частотно-независимого облучения апертуры ячейки. В качестве примеров приведены измерения с использованием провала Лэмба сверхтонкой структуры линий в молекулах CH₃CN и HNCO.

Ходяков А.А., Хлопков С.В., Басова В.В. «Оценка работоспособности бензиновых электромагнитных форсунок по величинам среднего абсолютного отклонения объема тестовой жидкости» Вестник Российского университета дружбы народов (РУДН). Серия: Инженерные исследования, 23, № 1, с. 38-46 (2022)

Проведена оценка технического состояния электромагнитных форсунок (ЭМФ) бензиновых двигателей с непосредственным впрыском топлива. Техническое состояние ЭМФ определялось с помощью стенда для очистки и тестирования форсунок. Использована поэтапная очистка форсунок от загрязнений, то есть в две стадии. На первом этапе применен режим extra flushing (без ультразвука). Моющим средством при таком способе очистки служила безводная моющая жидкость BG-210, состоящая из гидроочищенной тяжелой и легкой нефти, растворителя Стоддарда, 2-бутоксиэтанола, изопропилового спирта, ксилола. На втором этапе форсунки очищались в течение 10 мин в ультразвуковой ванне, наполненной моющей жидкостью LAVR Ln 2003. Показано, что рассчитанные средние абсолютные отклонения объема тестовой жидкости отражают не только присутствие в форсунках загрязнений, но и иллюстрирует течение процесса очистки. Средние абсолютные отклонения объема тестовой жидкости после химической обработки и воздействия ультразвуком ниже в 2-9 раз аналогичных параметров, полученных в неочищенных химическими реагентами и ультразвуком форсунках.

Муравьева О.В., Муравьев В.В., Синцов М.А., Волкова Л.В. «Выявляемость дефектов муфт насосно-компрессорных труб магнитным, вихретоковым и ультразвуковым многократно-теневым методами контроля» Дефектоскопия, № 4, с. 14-25 (2022)

DOI: 10.31857/S0130308222040029

Сучков Г.М., Мигущенко Р.П., Кропачек О.Ю. «Портативный накладной прямой совмещенный электромагнитно-акустический преобразователь для ультразвукового контроля через диэлектрические слои толщиной до 20 мм на поверхности ферромагнитных металлоизделий» Дефектоскопия, № 5, с. 13-23 (2022)

DOI: 10.31857/S0130308222050025

Алтай Е., Федоров А.В., Степанова К.А. «Оценка взаимосвязи информационных составляющих и помех сигналов акустической эмиссии» Контроль. Диагностика, 25, № 6, с. 38-47 (2022)

Представлен метод обработки акустической информации для оценки корреляционной взаимосвязи информационных составляющих и помех сигналов акустической эмиссии (АЭ). Метод основан на полиномиальной аппроксимации двунаправленных фильтров верхних и нижних частот Баттерворта. Проанализирована работоспособность метода обработки на натурных образцах зашумленного сигнала АЭ и на основе количественных показателей проведена оценка полученной обработки. Установлено, что двунаправленная реализация фильтров верхних частот повышает качество обработки при сравнении с фильтром нижних частот. Для оценки корреляционной взаимосвязи с помощью рассматриваемого метода обработки из зашумленного сигнала выделены фрагменты информационной составляющей и помех. На основе выделенных составляющих установлена высокая корреляционная взаимосвязь между информационными сигналами АЭ и помехами.

Киреев А.Н., Киреева М.А. «Анализ погрешности определения эквивалентного размера и ориентации плоскостного дефекта при ручном ультразвуковом контроле» Контроль. Диагностика, 25, № 6, с. 60-64 (2022)

Представлен анализ метода дефектометрии определения угла наклона плоскостного точечного дефекта к поверхности ввода ультразвуковой волны и его эквивалентного размера при ручном ультразвуковом контроле эхоимпульсным методом. Наибольшее распространение метод получил при ультразвуковом контроле деталей, полученных методом пластической деформации (ковка, горячая и холодная штамповки, прокат). Это связано с тем, что дефекты в таких деталях имеют преимущественно плоскостной характер. Метод ультразвуковой дефектометрии основан на применении комбинированного преобразователя П131-2,5-0и18-ВО-04, содержащего в одном корпусе два пьезоэлектрических преобразователя с нормальным вводом продольной ультразвуковой волны и углом ввода 18°. Представлен математический аппарат для реализации данного метода, а также программный продукт, позволяющий автоматизировать расчеты при применении данного метода дефектометрии. Проведены экспериментальные исследования метода, которые показали его низкую погрешность и высокую эффективность. Среднее значение относительной погрешности определения угла наклона плоскостного точечного дефекта к поверхности ввода ультразвуковой волны составило 1,525%, а относительной погрешности определения эквивалентного размера плоскостного точечного дефекта, расположенного под углом к поверхности ввода ультразвуковой волны, – 1,192%.

Ушаков В.М., Данилов В.Н. «Исследование структуры металла неразрушающим ультразвуковым методом» Контроль. Диагностика, 25, № 7, с. 4-13 (2022)

Аннотация. Представлены результаты ультразвуковых испытаний металла до и после эксплуатации трубопроводов тепловых электростанций. На основе данных металлографического анализа для исследований выбраны частоты УЗ-волн 10 и 15 МГц. Установлено, что наименьшее влияние шероховатости поверхности испытуемых образцов из стали 12Х1МФ (Ra=0,07–3,50 мкм) наблюдается на частоте 15 МГц. Показано, что на шероховатой поверхности образцов Ra=1,17–2,50 мкм отношение амплитуды 3-го донного сигнала к амплитуде среднего уровня шума уменьшается до 17 дБ на частоте 15 МГц при наработке металла 300 000 ч. Указанный параметр предложено использовать при структуроскопии металла ультразвуковым методом. Показано, что форма импульса и его спектр подвержены наибольшим искажениям при частоте УЗ-волн, равной 15 МГц.

Серьезнов А.Н., Степанова Л.Н., Кабанов С.И., Рамазанов И.С., Кузнецов А.Б., Чернова В.В. «Испытания образцов из углепластика с ударными повреждениями с использованием метода акустической эмиссии и тензометрии» Контроль. Диагностика, 25, № 7, с. 14-25 (2022)

Аннотация. Исследовали образцы из углепластика Т 700, на которые были нанесены ударные повреждения, после чего их нагружали статической нагрузкой до разрушения. Регистрацию дефектов выполняли с использованием метода акустической эмиссии (АЭ) и тензометрии. В процессе нагружения образцов определяли деформацию и нагрузку, при которой осуществлялась локация сигналов АЭ. Для контроля дефектов использовали антенну, состоящую из пьезоэлектрических преобразователей акустической эмиссии (ПАЭ) и волоконно-оптических датчиков (ВОД). При изменении нагрузки от 80 до 100 кН наблюдался скачок механических напряжений в образцах от 338 до 432 МПа, зарегистрированный сертифицированной микропроцессорной быстродействующей тензометрической системой «Динамика-3». При этом средняя амплитуда сигналов АЭ значительно уменьшалась начиная с нагрузки Р=80 кН, после чего при нагрузке Р=110 кН она увеличивалась. У датчиков ПАЭ 3 и ВОД 2, расположенных на противоположной стороне образца, где ударные повреждения отсутствовали, эти изменения амплитуд сигналов АЭ носили менее выраженный характер.

Базулин А.Е., Бутов А.В., Тихонов Д.С., Ромашкин С.В. «Механизированный ультразвуковой контроль захлестных стыков магистрального газопровода дефектоскопом «АВГУР-АРТ»» Контроль. Диагностика, 25, № 7, с. 42-48 (2022)

Аннотация. Для проведения ультразвукового контроля захлестных стыков магистрального газопровода была разработана процедура механизированного ультразвукового контроля, соответствующая требованиям EN ISO 13588:2019, уровень контроля C и EN ISO 10863:2020, уровень контроля C. Контроль на поперечные дефекты проводился с использованием обычных пьезопреобразователей эхо-зеркальным методом и обработки фронтальным SAFT. Применение дефектоскопа «АВГУР-АРТ», сканера «ПАУК» и программного обеспечения ECHO-scan и «АВГУР-Анализ» продемонстрировало стабильное выявление имитаторов дефектов в настроечном образце, позволило провести анализ недостатков выполнения сварки на тренировочных стыках и успешно выполнить захлестные стыки магистрального газопровода.

Канев Н.Г. «Оптимизация затухания звука в прямоугольном канале с импедансными стенками» Акустический журнал, 68, № 4, с. 449-453 (2022)

Приведено решение задачи об оптимальном импедансе стенок бесконечного канала прямоугольного сечения, при котором затухание некоторой моды является максимальным. Показано, что при соответствующем подборе импеданса четыре простые моды сливаются, образуя четверную моду, имеющую наибольшее затухание. Найдены импедансы, при которых достигается оптимум затухания, в зависимости от номера моды и размеров сечения канала. Для этого стенки канала неквадратного сечения должны иметь разные импедансы. Ключевые слова: импеданс, волновод, канал, поглощение звука, звуковые моды, оптимальное затухание

Соколовская Ю.Г., Подымова Н.Б., Карабутов А.А. «Лазерный оптико-акустический метод для обнаружения нарушений периодичности структуры углепластиков» Акустический журнал, 68, № 4, с. 454-461 (2022)

Продемонстрировано использование широкополосной акустической спектроскопии с лазерным источником зондирующих импульсов для обнаружения нарушения периодичности структуры углепластиков, вызванного зазорами между волокнами в слоях углеродной ткани. Получены частотные зависимости коэффициента затухания продольных акустических волн в диапазоне 1–11 МГц для участка углепластиковой стрингерной панели. Показано, что в областях с нарушением периодичности структуры наблюдается локальный минимум внутри резонансного максимума коэффициента затухания. Получены ультразвуковые изображения зазоров. Ключевые слова: оптико-акустический метод, широкополосная акустическая спектроскопия, коэффициент затухания, углепластики, слоистая структура, периодическая структура