Методы расчета, математического моделирования и экспериментального исследования приемных устройств акустической диагностики

• Автор: Шихман, Владимир Маркович
• Шифр специальности: 01.02.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 345 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИПОСТАНОВКИ ЗАДАЧ МЕХАНИКИ И МАТЕМАТИЧЕСКОГО-МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ РЕШЕНИЯ; ПРОБ ЛЕМ
АКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
1. Г. Общая постановка проблемыразработки приемных устройств
1.2. Задачи-механики для аналитических методов моделирования приемных устройств
1.3. Конечно-элементное моделирование преобразователей и акустического тракта:
1.4. Постановка задач моделирования упругих волноводов.приемных
устройств:
1.5: Задачи для'экспериментальных-исследований
ГЛАВА-2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ АКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ* АНАЛИТИЧЕСКИМИ'МЕТОДАМИ ТЕОРИИ ЭЛЕКТРОУПРУГОСТИ
2.1. Собственные и вынужденные колебания круглой, пьезокерамической плиты в различных электрических режимах. Построение решения
2.2. Анализ свободных и вынужденных колебаний пьезокерамических
активных элементов преобразователей
2.3; Вынужденные колебания активных элементов преобразователей на высокочастотных гармониках
2.4. Коэффициент электромеханической связи, зависимость КЭМС от нормированного радиуса
2.5. Разработка резонансных и полосовых приемных устройств на основе модели цилиндрического волновода с преобразователем из
текстурного пьезоматериала
ГЛАВА3. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИЕМНЫХ УСТРОЙСТВ АКУСТИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЕМЕННЫХ КОНЕЧНО- ЭЛЕМЕНТНЫХ МЕТОДОВ

3.1. Методики моделирования приемной.акустической системы в рамках конечно-элементного подхода
3.2. Исследование амплитудно-частотных характеристик преобразователей
3.3. Конечно-элементное моделирование и экспериментальные исследования, приемных преобразователей с учетом влияния объекта контроля
3.4. Моделирование приема колебаний от источников излучения в объектах контроля
3.5. Конечно-элементные модели многослойных преобразователей
в режиме приема;
3.6. Сопоставление результатов конечно-элементного моделирования и
аналитических расчетов методом однородных решений
ГЛАВА-4. РАСПРОСТРАНЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ В УПРУГИХ ВОЛНОВОДАХ ПРИЕМНЫХ СИСТЕМ
4.1. Вынужденные изгибные колебания плоского волновода с силовой нагрузкой на торце
4.2. Вынужденные изгибные колебания плоского волновода
с кинематической нагрузкой на торце. Особенности- напряжений в угловых точках полуполосы
4.3. Симметричные колебания плоского волновода
4.4. Результаты анализа возбуждения, и распространения колебаний в полубескоиечном плоском волноводе методом однородных решений
4.5. Численные методы исследования распространения акустических
колебаний в волноводных структурах
ГЛАВА-5. АНАЛИЗ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПРИЕМНОГО УСТРОЙСТВА С ОБЪЕКТОМ КОНТРОЛЯ В РЕЖИМЕ ПРИЕМА
УПРУГИХ КОЛЕБАНИЙ
5.1. Исследование упругих полей в волноводе и в контактной области при приеме поверхностных волн
5.2. Анализ приема волн Релея -Лэмба системой с упругим
волноводом

ГЛАВА6. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ МЕТОДОВ ДЛЯ; КОНТРОЛЯ АДЕКВАТНОСТИ РАСЧЕТНЫХ МОДЕЛЕЙ РЕАЛЬНЫМ; ОБЪЕКТАМ И ДОПОЛНЕНИЯ РЕЗУЛЬ ТАГОВПЮРЕТИЧЕСКОГ'О
МОДЕЛИРОВАНИЯ. МАКЕТИРОВАНИЕ ПРИЕМ11ЫХ УСТРОЙСТВ
6.1. Анализ методов измерении характеристик акустических
пьезоприемников:............................................ 228 >
6.2; Разработкаметодикииустройств дляцкспериментального* исследования АЧХпреобразователей
6.3. Оценка чувствительности пьезоприемников и анализ характеристик современных высокоэффективных пьезоматериалов
6.4. Макетирование пьезоприемников и анализ их характеристик
6.5. Разработка преобразователей длл раздельного приема составляющих волнового ПОЛЯ:
6.6. Создание высокотемпературных преобразователей
6.7. Сравнение характеристик разработанных преобразователей;
и зарубежных аналогов:
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ;
П1. Применение разработанных,приемных устройств при исследовании
акустико-эмиссионных процессов
П1.1. Исследование сигналов акустической эмиссии в
процессе переполяризации сегнетоэлектриков
ПГ.2. Исследование медленного роста трещин методом акустической
эмиссии
П2. Общий вид преобразователей акустической эмиссии различного
назначения:
ПЗ. Схемы некоторых разработанных ПАЭ
П4. Акты внедрения и использования результатов

дополнительную информацию, обисточнике излучения. На наш взгляд, самым информативным; методом' исследования; распространения.- колебаний*; в волноводах.и приема сигналов из-объекта контроля является метод однородных решений. Представление решения* в виде набора нормальных волн упрощает практический; анализ, результатов расчета; Применение метода однородных решений для-конечных* и полубесконечных волноводов приюиловых граничных условиях на. торце достаточно хорошо- изучено,, хотя; обоснование применения; редукции к бесконечным системам, ранее не проводилось. При- кинематических условиях на; торце волновода и; при рассмотрении;задачи контактирования волновода с контролируемым объектом в угловых точках торца возникают так называемые особенности (или сингулярности) напряженного состояния, т.е. напряжения; в этих точках; обращаются в бесконечность. Методы теории упругости; в* том числе и метод, однородных решений без учета, особенностей, могут адекватно описывать напряженное состояние только;вдали от этих точек. Использование метода- однородных решений в-указанных.задачах сталкивается и с другой; проблемой - напряжения, представляемые в; виде рядов, в этом случае расходятся ■ в конечной5 области торца- волновода. Указаные проблемы возникают на всех частотах и требуют разработки нестандартных подходов .к решению.
Проведенный ниже анализ показал, что в развитии нуждаются, не только методы теоретического моделирования, но и экспериментальная* база для контроля* адекватности; теоретических моделей: реальным объектам, которая учитывала бы, в частности, и влияние на АЧХ приемного устройства объекта контроля заданной формы из заданного материала.
1.2. Задачи механики для аналитических методов моделирования приемных устройств
Разработка преобразователей основана на математическом и физическом моделировании, включая решение динамических задач электроупругости,