№ 11 (2024)

Ультразвуковой неразрушающий контроль предполагает исследование закономерностей распространения, отражения и преломления упругих волн, возбуждаемых контактными или бесконтактными пьезопреобразователями в инспектируемом объекте. Использование для этих целей конечно-элементного моделирования обычно требует больших вычислительных затрат и дополнительной постпроцессорной обработки результатов для выделения отдельных составляющих волнового поля из суммарного решения. При зондировании соединений однородных материалов, например, лопаток турбин, изготавливаемых из жаростойких монокристаллических сплавов, граница соединения малоконтрастна и отраженные сигналы сравнительно слабы. Это создает дополнительные трудности для выделения их из суммарного волнового поля и корректной интерпретации приносимой ими информации. Для решения этой проблемы в настоящей работе строятся явные асимптотические представления для отраженных и прошедших волн в двухслойном упругом полупространстве с поверхностным источником, которые позволяют проводить быстрый параметрический анализ. Они могут быть использованы для анализа данных ультразвукового зондирования, например, для оценки состоянии зоны соединения или определения взаимной ориентации главных осей кристаллов.

Из-за различий в модах при передаче и приеме ультразвука, а также в сигналах в случае использования метода критически преломленных продольных волн для измерения напряжений в материале и метода распространяющегося перпендикулярно поверхности эхосигнала для измерения толщины, необходимо использовать различные датчики и оборудование при одновременном измерении напряжений и толщины. Сочетая моделирование методом конечных элементов (МКЭ) в программном пакете Comsol с экспериментальными исследованиями, определялось влияние угла падения зонда, расстояния между зондами и температуры на ультразвуковые волны, а также проанализирована связь между расстоянием между зондами и коэффициентом напряжения измеряемого компонента (K). Предложен новый синхронный ультразвуковой метод определения остаточного напряжения и толщины. В этом методе используется наклонный раздельно-совмещенный преобразователь, а в качестве ультразвуковой волны — критически преломленная продольная волна (КПП-волна) для выявления напряжений и синхронно генерируемые поперечные волны для измерения толщины. Впервые выведена формула для ультразвукового измерения толщины на основе наклонного падения. С помощью самостоятельно разработанного оборудования были проведены эксперименты по ультразвуковому контролю на ступенчатом испытательном блоке и нагруженных консольных балках для проверки точности и достоверности предложенного синхронного метода определения напряжений и толщины. Данный метод имеет значительные перспективы применения в инспекции или онлайн-мониторинге сосудов высокого давления, связанных с усталостными и коррозионными характеристиками.

Приведены результаты исследования влияния на результаты вихретокового контроля толщины листов конструкционной стали такого параметра, как давление прижима вихретокового преобразователя к поверхности объекта контроля. Для выделения контролируемого параметра использовались полученные с помощью многочастотных измерений экспериментальные значения вносимых сопротивлений вихретокового преобразователя. Выявлены зависимости этих сопротивлений для накладного вихретокового преобразователя от силы прижима и толщины стального листа. Предложен метод обработки результатов вихретоковых измерений, обеспечивающий подавление мешающих параметров и надежное выделение контролируемого параметра.

Неразрушающий контроль является неотъемлемой частью контроля качества ответственных изделий. Сложная структура металлополимерных водородных баллонов затрудняет надежное выявление дефектов с применением одного вида дефектоскопии. В этой связи представляет интерес применение комбинированного неразрушающего контроля. В данной работе рассмотрено совместное использование акустической и тепловой дефектоскопии с синтезом их результатов. Проведенная экспериментальная верификация показала, что разработанная методика синтеза данных акустического и теплового контроля обеспечила повышение выявляемости дефектов по сравнению с раздельным использованием указанных видов неразрушающего контроля.

По разработанной ранее методике, которая учитывает изгибную жесткость стальных канатов при их поперечном колебании, проведены исследования канатов пешеходного моста «Влюбленных» в городе Тюмень. Полученные значения сил натяжений и изгибной жесткости оказались в ожидаемом диапазоне. Высокий разброс значений изгибной жесткости заставил обратить внимание на точность исходных значений длин канатов, которые были получены по фотографии. Чтобы уточнить длину канатов предложен метод регистрации узловых гармоник, однако полученные этим методом результаты оказались выше значений, полученных по фотографии. Оценка погрешностей измерений это завышенное отклонение не объяснила, что привело к необходимости пересмотреть решение дифференциального уравнения поперечных колебаний. Оказалось, что ранее рассматривалось только его частное решение предполагающее шарнирное крепление каната, тогда как оно является консольным и имеет реакцию на изгиб. Учет этой особенности введением дополнительного граничного условия позволил усовершенствовать расчетную модель и объяснить завышение длины каната в методе узловых гармоник.
Учет характера крепления каната позволил ввести обобщенный параметр s, который для жесткого консольного крепления принимает нулевое значение, а для шарнирного равен единице. Тогда ослабление жесткости внутри крепления проявится ростом параметра s и по результатам регистрации спектра колебаний может быть обнаружено.