Баранникова С.А., Никонова А.М. «Влияние электролитического наводороживания на механические и акустические свойства нержавеющей сталИ» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 6, с. 5-14 (2024)

Целью настоящего исследования является изучение влияния водородного охрупчивания на мартенситную нержавеющую сталь марки AISI 420 с использованием акустического метода с целью разработки стандартизированных методов диагностики и унификации измеряемых параметров для различных типов материалов. Была проведена оценка изменения механических характеристик и информативных параметров акустического контроля в процессе нагружения образцов, предварительно насыщенных водородом электролитическим методом. Установлено, что параметры рэлеевских волн зависят от степени водородного охрупчивания как в ненагруженном, так и нагруженном состоянии, начиная с предела текучести и вплоть до разрушения. Исследования показали, что анализ зависимостей скорости распространения рэлеевских волн открывает новые перспективы в области разработки методов для раннего обнаружения и оценки водородного охрупчивания стали. Полученные результаты исследований влияния концентрации водорода на параметры рэлеевских волн служат основой для построения комплексного акустического метода определения физико-механических характеристик конструкционных материалов. Эти данные дают возможность оценить критическую концентрацию водорода, при котором сохраняется 80% исходных механических свойств. Кроме того, они позволяют сформировать критерий предельного состояния стали при статическом нагружении при использовании параметров акустических волн. Были рассчитаны значения скоростей распространения рэлеевских волн для материалов, находящихся в предельном состоянии при водородном охрупчивании. Обнаружены взаимосвязи между коэффициентами деградации прочности и водородного охрупчивания, зависящие от коэффициента деградации акустических свойств. Эти взаимосвязи могут быть аппроксимированы сигмоидальной функцией Больцмана с высокими коэффициентами корреляции.

Серегина М.А., Модорский В.Я., Черепанов И.Е., Бабушкина А.В. «Численное моделирование колебательных процессов в модельном канале с двумя перегородками, заполненном водородом» Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика, № 6, с. 47-59 (2024)

Рассматривается распространение звуковой волны в канале прямоугольного сечения с двумя перегородками из стеклопластика. Получены временные зависимости давления и перемещений для точек, расположенных в разных частях модельного канала. В качестве рабочего тела среды рассматриваются водород и воздух. Разработан алгоритм решения краевой задачи численного моделирования колебательных процессов в модельном канале прямоугольного сечения, с учетом двунаправленного взаимодействия (2-way Fluid-Structure Interaction или при сокращении 2FSI) между деформируемыми перегородками и потоком рабочей среды, с применением системы инженерного анализа ANSYS. Разработана математическая модель, соответствующая краевой задаче. Заданы начальные и граничные условия и выбраны контрольные точки по длине модельного канала и на стеклопластиковых перегородках. Представлены основные результаты исследования в виде зависимостей амплитуды перемещения перегородки и давления в рабочей среде (воздух или водород) от времени в характерных точках канала. Обнаружено, что переходные процессы на воздухе и водороде отличаются амплитудой и частотой колебания; обнаружена зависимость влияния числа перегородок на колебания в газовой среде. Рассмотренная система может стать моделью для проработки условий возникновения автоколебаний для разных рабочих сред. Прогнозирование поведения конструкции трубопровода, в модельном представлении, при воздействиях разных газов в процессе транспортировки позволит оценить влияние транспортируемой среды на акустические характеристики системы. Исследование данного вопроса крайне важно для поиска областей снижения шума при транспортировке любых газовых смесей по трубопроводам.