Связь электромагнитного отклика диэлектрической среды с параметрами ее нестационарного напряженно-деформированного состояния

• Автор: Уцын, Григорий Евгеньевич
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Физические модели, расчетные схемы
и экспериментальные исследования
1.1. Постановка задач применительно к анализу окрестности
выработки в горном массиве
1.2. Физические модели
Глава 2. Математическая постановка и вычислительный алгоритм
2. 1. Математическая постановка
2. 2. Задание нагрузки
2. 3. Численный метод
2. 4. Тестирование и оценка устойчивости расчетной схемы
2. 5. Обоснование плоской расчетной схемы
Глава 3. Вычислительный эксперимент
3. 1. Слоистые образцы
3. 2. Включения в виде параллелепипеда
3. 3. Дефекты в виде трещины
3. 4. Связь эволюции упругих волн в неоднородной среде с параметрами электромагнитных сигналов
3. 5. Явление дифракции упругих волн в окрестности трещины в диэлектрическом образце 75 Глава 4. Сопоставление параметров напряженно- 78 деформированного состояния среды в окрестности дефекта с ЭМЭ
4. 1. Постановка экспериментов
4. 2. Результаты расчетов и сопоставление с экспериментом
Выводы
Список литературы

Введение
Уровень промышленного развития передовых стран на современном этапе характеризуется не только объемом производства и ассортиментом выпускаемой продукции, но и показателями ее качества. По данным конференции Европейской организации по контролю качества, примерно 10% национального продукта любой страны теряется из-за низкого качества материалов и изделий [1].
Качество продукции — это совокупность свойств, обуславливающих ее способность удовлетворять определенные потребности в соответствии с ее назначением. Применительно к материалам конструкционного и функционального назначения в большинстве случаев высококачественный объект должен отличаться постоянством химического состава, микро- и макроструктуры, электрических и магнитных характеристик материала, неизменными геометрическими размерами, повышенными механическими, антикоррозийными и другими свойствами.
Объективный количественный анализ перечисленных параметров сложен и в значительной степени определяется развитием комплексных средств неразрушающего контроля (НК), использующих одновременно различные по физической природе поля и излучения. Для объективной оценки качества изделия нельзя рекомендовать какой-либо один метод НК. Только разные по принципу взаимодействия с веществом методы контроля могут исключать недостатки исследования, взаимно дополнять друг друга и обеспечить получение необходимой информации о качестве изделия.
Вследствие несовершенства или нарушения технологии изготовления, а также в результате эксплуатации в тяжёлых условиях в изделиях появляются различные дефекты. Это отражается в изменении физических характеристик материала, например, таких, как сплошность, плотность, электропроводность, магнитные, упругие свойства и др. Измерение этих характеристик позволяет ставить и решать проблемы дефектоскопии. Следует отметить, что проблемы

прочности, решаемые средствами дефектоскопии, лежат на стыке разных научных дисциплин. Среди них особое место занимают дисциплины механики и физики, например, такие, как механика сплошных сред, в частности, механика деформируемого твердого тела; вычислительная механика; механика разрушения; физика конденсированного состояния; теория упругости и пластичности и т.д.
Проблемы диагностики усталостных разрушений и внутренних дефектов является одним из приоритетных направлений развития науки и техники. Решение задач, возникающих в связи с этим, становится возможным с созданием нового математического аппарата для описания параметров конструкций в условиях эксплуатации, с накоплением и структуризацией знаний в области дефектоскопии, с постановкой и обработкой лабораторных и натурных экспериментов, с созданием новых приборов и методов диагностики. В основе существующих методов дефектоскопии лежит исследование физических свойств материалов при воздействии на них рентгеновских, инфракрасных, ультрафиолетовых и гамма-лучей, радиоволн, ультразвуковых колебаний, магнитного и электростатического полей и др.
Физическими предпосылками к практической реализации проблемы дефектоскопии является экспериментально обнаруженные явления. На основе этих явлений и разрабатываются новые методы дефектоскопии.
Вопросы диагностики горных выработок, конструкций из диэлектрических материалов исследовались экспериментально и теоретически многими авторами (Воробьев А. А., Герасимов А. В., Беспалько А. А., Макаров П. В., Романова В.А., Панин С. В., Люкшин Б. А., Яворович Л. В., Радченко А. В., Платова Т. М., Кукуджанов В. Н., Кондауров В. И., Немирович-Данченко М., Работнов Ю.И. и др.).

пьезопреобразователе акустический сигнал. Одновременно через делитель на другой канал осциллографа 6 подавался импульс напряжения, пропорциональный напряжению возбуждения ПАИ. В результате на осциллограмме была видна форма возбуждающего импульса напряжения и его начало. Акустический сигнал вводился через акустический контакт в исследуемый образец. После прохождения через образец сигнал поступал на пьезоакустический приемник (3). Затем акустический сигнал отображался на экране осциллографа 6. С помощью маркеров осциллографа определяли необходимые временные характеристики для расчетов скорости звука в исследуемом образце. При этом учитывали постоянное время задержки, обусловленное конструктивными особенностями пьезодатчиков. В нашем случае задержка составила 6 *10‘6с.
На рис. 4 приведены амплитудно-частотные спектры ЭМС, зарегистрированные при акустическом возбуждении системы контактирующих кварцев с протяженным дефектом. Номер на рисунке соответствует положению (расстоянию в миллиметрах) точечного электромагнитного датчика от края первого образца. Расстояние между точками регистрации ЭМС равнялось 5мм. Всего было проведено 20 измерений, что соответствует «сканированию» всей системы. Оценки, сделанные с учетом скорости распространения акустической волны в системе, показали, что расстояние (шаг), с которым проводилась регистрация ЭМС, соответствовало моменту времени прохождения акустической волны, равному 3*10'бс. Из анализа полученных спектров видно, что при изменении расстояния (положения) электромагнитного датчика изменяется амплитуда основных спектральных полос в районе бОкГц и 70кГц. В зависимости от расстояния происходит перераспределение электромагнитной энергии по частотам, но основные частоты остаются постоянными. Это указывает на то, что основные частоты при акустическом возбуждении определяются размерами образца и скоростью прохождения акустического сигнала.