Исследование упругих колебаний в волноводах с непараллельными границами и разработка акустической системы неразрушающего контроля на их основе

• Автор: Деренский, Игорь Геннадьевич
• Шифр специальности: 01.04.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 107 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Акустические методы контроля объектов сложной формы

1.2 Применение поверхностных и нормальных волн в неразрушающем

контроле

Выводы по главе

ГЛАВА II. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ И ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В ВОЛНОВОДЕ С НЕПАРАЛЛЕЛЬНЫМИ ГРАНИЦАМИ

2.1 Возбуждение и распространение волн в упругих волноводах различного сечения

2.2 Постановка задачи распространения волноводных колебаний в упругом волноводе с непараллельными границами
2.3 Отражение поверхностных волн от неоднородностей в сварных стыках. 47 Выводы по главе
ГЛАВА III. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ КОЛЕБАНИЙ В УПРУГИХ ВОЛНОВОДАХ ПРЯМОУГОЛЬНОГО И ТРАПЕЦЕИДАЛЬНОГО СЕЧЕНИЯ
3.1 Методика экспериментальных исследований характеристик отражения .
3.2 Аппаратура и образцы для экспериментальных исследований
3.3 Обработка результатов измерений
3.4 Анализ результатов экспериментальных исследований
Выводы по главе
ГЛАВА IV. ПРОМЫШЛЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ МЕТОДА ОБНАРУЖЕНИЯ ДЕФЕКТОВ В ОБЪЕКТАХ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ НА ОСНОВЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН

ГЛАВА V. СИНТЕЗ СИСТЕМЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫХ РЕЛЬСОВ НА ОСНОВЕ УПРУГИХ
ВОЛНОВОДНЫХ КОЛЕБАНИЙ
5 Л Общие вопросы разработки системы ультразвукового неразрушающего
контроля на основе упругих волноводных колебаний
5.2 Рекомендации по разработке и особенности применения ультразвуковой системы неразрушающего контроля на основе упругих волноводных
колебаний
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Поверхностные акустические волны применяются в различных областях, таких как акустоэлектроника (фильтры на поверхностных акустических волнах (ПАВ), линии задержки, генераторы) [26], фильтры для сотовых систем связи [27], радиоидентификация с использованием устройств на ПАВ [28], и, конечно, акустический неразрушающий контроль [5, 24, 29].
Одними из первых работ по применению поверхностных волн в дефектоскопии были проведены Викторовым И.А. [4, 5].
Акустические методы контроля на основе поверхностных волн и волноводных колебаний в настоящее время находят всё более широкое применение в различных отраслях промышленности, в частности на железнодорожном транспорте.
Развитие железнодорожного транспорта тесно связано с развитием неразрушающего контроля в этой отрасли, в частности акустического контроля сварных стыков рельсов.
Увеличение скорости движения подвижного состава железнодорожного транспорта, замена старых рельсов на основных ветках пути и введение в строй новых линий, предназначенных для движения высокоскоростных поездов - всё это требует, помимо обеспечения качества исходных материалов, ещё и совершенствования входного неразрушающего контроля. А в процессе эксплуатации для обеспечения' безопасности движения необходим периодический контроль [1] железнодорожного полотна, самым подверженным нагрузкам и разрушениям элементом которого являются рельсы.
Ультразвуковые методы используют для контроля всех областей рельса, в том числе сварных стыков [3, 51]. В то время, как рельсовые плети контролируют съёмными и мобильными средствами, скорость которых достигает 4-80 км/ч, сварные стыки подвергаются контролю лишь с помощью переносного дефектоскопа методом сканирования сечения рельса

настолько велика, чтобы порождаемые неоднородностью объёмные волны не вносили вклада в появление вторичных поверхностных волн (рис. 2.3).

Рис. 2.3 Возникновение вторичных поверхностных волн в объекте с несплошностыо на поверхности
Механизм образования вторичных поверхностных волн при условии, что объект имеет размеры, при которых существует поверхностная волна, а затухание достаточно мало, чтобы трансформированные волны достигли верхней границы объекта, показан на рис. 2.3. Падающая волна Рэлея частично отражается, а частично преобразуется в объёмные продольные (2) и поперечные (1) волны. Эти волны, отражаясь от границ объекта, порождают вторичные поверхностные волны.
В работе [48] показано, что при достаточной толщине слоя 2с1(с1>Лк) излучатель поверхностных волн Рэлея возбуждает в нём главным образом две нормальные волны Лэмба — нулевую симметричную, и антисимметричную, обозначаемых, соответственно я0 и ад, что обусловлено сходством этих волн с рэлеевской при с/ > Лк. Фазовые и групповые скорости волн и а0 при этом близки к фазовой скорости рэлеевской волны, а распределение смещений с глубиной в каждой из волн для верхней и нижней половин слоя подобно распределению смещений в рэлеевской волне. Волны