Иляхинский А.В., Родюшкин В.М. «Экспериментальные исследования влияния повреждаемости стали на закономерности распространения поверхностных волн» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 3, с. 36-43 (2018)

Рассматривается вопрос о мониторинге процесса накопления поврежденности путем контроля акустических свойств металла. Целью работы является разработка доступной в производственных условиях ультразвуковой технологии оценки технического состояния металла до его разрушения. Исследовалась возможность создания «индикатора поврежденности», используя в качестве датчика высокочастотную упругую поверхностную волну. Ультразвуковая технология зондирования, применяемая в данной работе, была ориентирована на расширении спектра зондирующего сигнала, что позволило повысить точность измерений. В качестве параметра, характеризующего внутреннее трение, использован коэффициент формы акустического зондирующего импульса и в качестве альтернативы – время прохождения волной фиксированного расстояния в металле. Демонстрационные эксперименты проведены на плоских образцах из предварительно отожженной стали марки Ст10. Циклические испытания проводились на универсальной испытательной машине фирмы TiniusOIlsenLtd, модель H100KU, обеспечивающей погрешность измерения нагрузки 0,5%. Образцы были подвергнуты 50 циклам мягкого нагружения с амплитудой напряжения в цикле 0,6; 0,7 и 0,8 от условного предела текучести при постоянной скорости перемещения активного захвата 5 мм/мин. В основе методики анализа формы зондирующего импульса лежит обращение наблюдаемого сигнала из изменения амплитуды во времени в распределение по амплитуде и получение на основе этого обращения параметров априори выбранной статистической модели распределения Дирихле. Вычислялся параметр самоорганизации формы импульса, характеризующий изменение структуры зондирующего импульса. Изменение напряжения нагружения в цикле приводит к значимому изменению параметра самоорганизации формы зондирующего сигнала. Получена линейная связь между коэффициентом поглощения упругой энергии и показателем самоорганизации формы зондирующего импульса. Показано, что скорость распространения поверхностной волны для разных режимов нагружения меняется незначительно и не может служить признаком, характеризующим внутреннее трение. Результаты демонстрируют возможность характеризовать величину упругого гистерезиса, являющуюся одной из мер внутреннего трения в твёрдых телах, посредством измерения коэффициента формы акустического зондирующего импульса поверхностных волн.

Губин В.В., Аникеев Н.А., Дьяченко Д.И. «Исследование возможности оценки состояния стальных образцов с применением динамических спектрограмм акустических сигналов» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 3, с. 147-151 (2018)

Изучены возможности оценки изменений свойств подшипниковой стали в процессе термообработки с применением визуализации с помощью динамических спектрограмм (сонограмм), которые отображают изменения спектральных характеристик акустических сигналов по временной координате. В качестве образцов были взяты кольца упорных подшипников из стали марки ШХ15, новые и бывшие в эксплуатации. Проведено исследование изменения спектральных характеристик стальных образцов по акустическому отклику на точечное ударное воздействие в зависимости от изменений прочностных свойств и микроструктуры, генерируемых в образцах посредством отпуска с выдержкой при температурах в диапазоне от 360 до 560°С. Анализ и сравнение сигналов акустического отклика выполнялись с применением программного спектроанализатора. Показана информативность применяемой методики для определения изменений состояния стальных образцов после термообработки. Анализ динамических спектрограмм путем визуального сопоставления участков сонограмм при различных значениях размера окна Хеннинга позволил выявить наиболее индикативные спектральные признаки – сдвиг частот резонансных гармоник и изменение декремента затухания. Обнаружена четкая зависимость сдвига частот и изменения декремента затухания основных резонансных гармоник от температуры отпуска закаленных образцов из стали марки ШХ15. При повторной закалке отпущенных образцов наблюдаются обратные изменения частот резонансных гармоник и декремента затухания. Изменения указанных индикативных спектральных характеристик соответствуют изменениям твердости и микроструктуры стали. Данная методика может быть использована при разработке экспресс-методов неразрушающего контроля для оценки изменений состояния стальных конструктивных элементов и контроля качества термообработки.