Физические основы акустического контроля намагниченных и анизотропных сред

• Автор: Смородинский, Яков Гаврилович
• Шифр специальности: 05.02.11
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Екатеринбург
• Количество страниц: 204 с. : ил.

1. Теория упругих волн в твердых телах применительно к акустическому неразрушающему контролю

1.1. Упругие волны в анизотропной среде

1.1.1. Постановка задачи Кристоффеля

1.1.2. Волны в кубическом кристалле

1.1.3. Модули упругости кристалла аустенитной стали

1.1.4. Волны в трансверсально-изотропной среде

1.1.5. Волны малой амплитуды в вязкоупругой среде

1.2. Заключение к главе 1

2. Акустические поля в анизотропных средах

2.1. Акустические поля, детектированные лазерным интерферометром

2.1.1. Акустические ноля в монокристаллах алюминия

2.1.2. Анализ ультразвуковых полей и выявление дефектов в
монокристаллах алюминия
2.2. Методы обработки ультразвуковых сигналов на базе вейвлетного
преобразования
2.3. Заключение к главе 2
3. Влияние намагничивания и гиротропии на распространение упругих волн
3.1. Акустическая активность кристаллов
3.2. Распространение упругих волн в гиротропном
кубическом кристалле
3.2.1. Преобразование собственных волн и поляризации при магнитном акустическом двулученреломлении
3.2.2. Упругие волны в магнитнополяризованной
трансверсально-изотропной среде
3.3. Поток энергии в средах с пространственной дисперсией
3.3.1. Поляризация упругих волн в аустенитной стали в модели
трансверсально-изотропной среды
3.3.2. Лучевая скорость в аустенитной стали в модели
трансверсально-изотропной среды
3.4. Магнитоакустические эффекты в никеле в
квазистатической области частот
3.5. Определение степени чистоты монокристаллов с
использованием магнитоакустических явлений
3.6. Заключение к главе 3

4. Отражение и преломление упругих волн на границах
анизотропных и магнитнополяризованных сред
4.1. Отражение и преломление упругих волн на границе
упругоанизотропной среды и прохождение через слой
4.1.1. Формулировка задачи об отражении и преломлении упругих волн на границе однородных анизотропных
сред
4.1.2. Фронты и лучи отраженных и преломленных волн
в трансверсально-изотропных упругих средах
4.1.3. Отражение и преломление плоских волн на границе
раздела сред без пространственной дисперсии
4.1.3.1. Сдвиговые волны
4.1.3.2. Продольные волны
4.1.4. Отражение и преломление волн на границе между
аустенитом и упругоизотропной средой
4.1.5. Отражение и прохождение волн через слой
4.2. Отражение и преломление упругих волн на границе
магнитнополяризованной среды
4.2.1. Граничные условия в акустике кристаллов с
пространственной дисперсией
4.3. Заключение к главе 4
5. Отражение и преломление волн в
пространственно неоднородной среде
5.1. Распространение ультразвука в стратифицированной
среде
5.1.1. Отражение и преломление упругих волн от системы
плоскопараллельных слоев
5.1.2. Отражение плоских волн от непрерывно-слоистой
среды
5.1.3. Прохождение продольных волн через трансверсальноизотропный неоднородный слой
5.1.4. Отражение поперечных упругих волн слоем с
периодическими включениями цилиндрической формы
5.2. Отражение и преломление упругих волн на границе
анизотропной неоднородной гиротропной среды
5.3. Упругие волны в неоднородной пластине аустенита
5.3.1. Коэффициент прохождения через пластину
5.3.2. Случай тонкой пластины
5.4. Заключение к главе 5
Заключение
Список использованных источников

Ультразвуковая дефектоскопия является одним из основных методов контроля дефектов типа нарушения сплошности в изделиях, заготовках, сварных швах. Она предоставляет возможность выявления внутренних дефектов самых различных размеров, по-разному расположенных в изделиях. Этот вид неразрушающего контроля можно применять к различным материалам, выявлять дефекты различного происхождения. Ультразвуковые методы дают возможность не только определить наличие и местоположение дефекта, но и оценить многие его характеристики. Кроме того, ультразвуковые методы с успехом применяются для оценки структуры материалов.
Идея применения ультразвуковых волн для контроля качества материалов принадлежит профессору ВЛ.Соколову. Им были осуществлены эксперименты, доказавшие возможность нахождения дефектов с помощью упругих волн, а также разработаны методы ультразвуковой дефектоскопии, не утратившие своего значения до настоящего времени. Дальнейшее развитие ультразвуковая дефектоскопия получила в трудах Г. и Й. Крауткремеров [1], Д.С.Шрайбера [2]. Современное состояние ультразвуковых методов контроля базируется на работах И.Н.Ермолова, А.К.Гурвича, Н.П.Алешина, В.Г.Щербинского [3-7].
В ультразвуковой дефектоскопии заключение о характеристиках дефектов делается по косвенным признакам. В результате взаимодействия с дефектом появляются дополнительные отражения волн, изменяется амплитуда, фаза волны и многие другие параметры. Поэтому нахождение связи между характеристиками дефекта и параметрами волны имеет первостепенное значение. Для упругоизотропных и однородных материалов многие важные вопросы дефектоскопии решены, и результаты теории изложены в монографиях (например [5, 8 -11]).
Известен ряд факторов, осложняющих ультразвуковой контроль. К таким факторам относятся, в частности, анизотропия или текстура упругих свойств,

Аз(2) = i (2Kj -3)0 sin ß- (l-4cos2 £),
(2.1)
В формуле (2.1) K3
упругости кристалла. Оценки дают для отношения продольной и поперечной компонент максимальную величину « 0,080. Угол конуса ВКР Дусю вычисленный для плоских волн, в алюминии составляет 6°. Для лучей, соответствующих этому углу, относительная величина продольной компоненты упругих смещений не превышает 0,008. Эта величина слишком мала, чтобы объяснить результаты рис.2.5а, где интенсивность сигналов с углами отклонения 4°-8° весьма велика. Угол дифракционного расхождения пучка 0d = АУ2а составляет 3° для наших условий. В то же время на рис.2.5а зафиксированы лучи, отклоненные на значительно большие углы, до 20°-25°. Для этих лучей доля продольной компоненты смещений составляет до 0,03. Существование таких лучей - следствие конической рефракции [94].
Рис.2.6. Схематическое изображение шероховатой поверхности и лучей 1 и
Для объяснения экспериментальных результатов учтем влияние шероховатости поверхности образца на выходной сигнал интерферометра. Выделим два луча 1 и 2 в пучке, падающем на поверхность образца (рис.2.6). В точках падения введем углы а!2 между лучом и касательной к поверхности. В дальнейшем полагаем, что структура поверхности такова, что /ctg а12 /.57.