Научные основы, методология и средства ультразвукового контроля толстолистового проката

• Автор: Паврос, Сергей Константинович
• Шифр специальности: 05.02.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 472 с. : ил.

1. Взаимодействие акустических сигналов с внутренними и поверхностными неоднородностями листового проката. Состояние вопроса, постановка задач исследований
1.1. Внутренние дефекты и поверхностные неоднородности горячекатаного листового проката. Обоснование их идеализированных моделей.
1.2. Взаимодействие акустических сигналов с внутренними несплошностями изделий с гладкими гранями и методы их обнаружения
1.3. Взаимодействие звуковых пучков с плоскими несплошностями и методы их обнаружения
1.4. Исследование флуктуаций акустических сигналов при контроле изделий со статистическими и периодическими поверхностными неоднородностями

1.5. Выводы.

2. Исследование дифракции акустических сигналов на внутренних локальных несплошностях листового проката

2.1. Постановка задач исследований

2.2. Многократно-теневой метод

2.2.1. Уравнение акустического тракта

2.2.2. Экспериментальное исследование дифракции акустических сигналов на моделях локальных несплошностей
2.2.3. Ультразвуковой контроль теневым методом с регистрацией отношения второго прошедшего импульса к первому
2.2.4. Выводы
2.3. Эхо-сквозной метод ультразвуковой дефектоскопии
2.3.1. Уравнение акустического тракта эхо-сквозного метода
2.3.2. Неравномерность чувствительности контроля эхо-сквозным методом по ширине листов растровыми акустическими

системами 2.3.3. Выводы
2.4. Разработка и исследование способа ультразвукового контроля изделий эхо-методом с регистрацией сигналов во втором временном интервале
2.4.1. Теоретический анализ акустического тракта эхо-метода с регистрацией сигналов во втором временном интервале
2.4.2. Выводы
3. Исследование дифракции ультразвукового пучка на крае плоскостных протяженных непрозрачных несплошностей листового проката
3.1. Постановка задачи исследований
3.2. Анализ прохождения акустического сигнала через лист с несплошностью в виде звуконепрозрачной полуплоскости
3.3. Анализ акустического тракта при контроле зеркально-теневым методом
3.4.Анализ акустического тракта при контроле теневым методом с регистрацией второго прошедшего импульса
3.5. Экспериментальные исследования прохождения звуковых пучков через лист с плоскими несплошностями
3.5.1. Аппаратура и методика экспериментальных исследований
3.5.2. Исследование ослабления сигнала краем звуконепрозрачной полуплоскости
3.6. Выводы
4. Дифракция звукового пучка на крае плоскопараллельного листа
4.1. Теоретическое исследование прохождения акустического сигнала в прикромочной зоне листа при теневом методе контроля
4.2. Экспериментальное исследование прохождения звукового пучка в прикромочной зоне листа
4.3. Исследование влияния прикромочной зоны листа при контроле теневым методом с регистрацией отношения второго прошедшего
сигнала к первому
4.4. Выводы
5. Исследование флуктуаций акустических сигналов при контроле листов с поверхностными неоднородностями
5.1. Свойства поверхностей листового проката
5.2. Прохождение акустических сигналов через наклонно ориентированный лист с гладкими гранями
5.3. Флуктуация акустических сигналов при многократном взаимодействии со статистически шероховатыми гранями листа
5.4. Влияние периодически шероховатой поверхности листового проката при контроле иммерсионным способом
5.4.1. Влияние периодически неровной поверхности на чувствительность контроля листов
5.4.2. Влияние периодически неровной поверхности листа на форму и спектр прошедших акустических импульсов
5.4.3. Экспериментальные исследования влияния периодически неровной поверхности при контроле проката
5.5. Выводы
6. Реализация путей повышения чувствительности, надежности и информативности методов ультразвукового контроля листового проката
6.1. Повышение чувствительности надежности и информативности теневого метода ультразвукового контроля
6.1.1. Влияние шероховатости поверхности листов при контроле теневым методом
6.1.2. Влияние шероховатости поверхности проката при контроле теневым методом с регистрацией отношения второго прошедшего импульса к первому
6.1.3. Максимальная реализуемая чувствительность контроля листов с непланшетной поверхностью
6.1.4. Максимальная реализуемая чувствительность контроля

использованием функций Матье, как частный случай рассеяния ультразвукового пучка на эллиптическом цилиндре. Однако полученные выражения характеризуют лишь относительную величину звукового давления в точке приема. В предельном случае больших волновых размеров трещины, которые, в свою очередь, много меньше расстояний до преобразователя, результат совпадает с известной энергетической формулой [34]. Аналогичная задача решалась в [76] применительно к трещине, расположенной в стальной пластине, погруженной в иммерсионную жидкость. Численно рассчитана амплитуда и фаза регистрируемого сигнала в зависимости от параметров акустического тракта.
В случае протяженных трещин в зону действия ультразвукового пучка попадает только один край. В [77] рассматривается решение задачи об отражении упругих продольных волн, возбужденных в полупространстве поршневым преобразователем от полубесконечной наклонной трещины. Решение для дальней зоны получено в скалярном приближении в виде относительно несложных формул, пригодных для инженерных оценок. Оно представляет собой сумму трех членов, первый из которых соответствует отражению в приближении геометрической акустики, второй - описывает дифракцию на ребре, а третий - представляет собой поправку к дифракционному члену, которая оказывается заметной вблизи границы геометрической тени. Подобное же исследование дифракции ультразвукового пучка на крае трещины произведено в работах [78,79]. Аналитическое решение задачи получено с использованием интегральной формулы Гюйгенса, причем направленность преобразователей учитывалась введением множителя типа Гауссовой зависимости. Проведенные расчеты для идеальной трещины показали, что прошедший сигнал ослабляется в два раза при совпадении оси ультразвукового пучка с краем дефекта. С увеличением частоты излучения крутизна-изменения амплитуды сигнала возрастает. Однако эксперименты, проведенные на реальной трещине, показали более плавный характер изменения сигнала, причем зависимости для разных частот излучения не пересекались в одной точке. Это было объяснено взаимодействием шероховатых поверхностей трещины, в результате чего последняя обладает некоторой звукопрозрачностью. Для учета этого в подынтегральное выражение была введена эмпирическая частотно зависимая функция от координаты