Технические науки/2. Механика

К. т. н. ПАЦЮК А. Г., к.т.н. Шерстюк Г. Г.

Дніпропетровський національний університет ім. О.Гончара,Україна

ЗНАХОДЖЕННЯ ПОШКОДЖЕНЬ І НЕОДНОРОДНОСТЕЙ

МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК В ТОНКОСТІЙНИХ КОНСТРУКЦІЯХ

На даний час ультразвукові методи широко використовуються для неруйнівних методів випробувань [1]. Головна перевага цих методів полягає в можливості знаходження дефектів як на поверхні так і в глибині деталі.

У багатьох випадках ультразвукові методи мають високу чутливість до об’ємних дефектів, а також дають можливість знаходити тріщини в тілах. Важливою перевагою цих методів перед іншими є можливість застосовувати їх відразу після зварювання, ремонту або виготовлення конструкції, а також в процесі експлуатації.

Основа методу полягає у взаємодії ультразвукових коливань і дефектів. Дефекти можуть бути різної конфігурації, але з умовою розриву матеріалу, щоб забезпечити взаємодію ультразвукових коливань з ними. Стрибок опору розповсюдження коливань являє собою зміну щільності, або зміну пружних характеристик.

Ультразвукові коливання розповсюджуються як об’ємні, поверхневі або плоскі хвилі. Відбивання і заломлення ультразвукових хвиль на поверхні розділу звичайні процеси при їх розповсюдженні Основна фізична характеристика при відбиванні і заломленні –повний акустичний опір (імпеданс) матеріалу, який дорівнює добутку щільності матеріалу на швидкість розповсюдження хвиль і площу стрибка імпеданса.

Спеціально розроблені точковий передавач і приймач дозволяють за допомогою діаграми направленості збуджувати, приймати і фіксувати, а також класифікувати по часу проходження і амплітуді різні типи ультразвукових хвиль. Ці коливання розповсюджуються у двох взаємно перпендикулярних напрямках і реєструються за допомогою електронного осцилографа.

Випромінювач і приймач ультразвукових хвиль мали конусні наконечники, які дозволяли вводити і приймати ультразвукові коливання практично в точці. Це дозволило,по-перше, зміною орієнтації датчиків досягати максимального або мінімального сигналу для даного типу коливань, а по-друге, точніше фіксувати точки введення і реєстрації сигналів.

Вимірювання швидкості ультразвукових хвиль проводилась на випробуовувальному комплексі і складалась з двох етапів: підготовчого і робочого. На першому відбувалось градуювання приладів, а потім проводились тестові випробовування. Вони складались з визначення швидкості поширювання хвиль в конкретному матеріалі шляхом замірів відстані і часу розповсюдження ультразвукових хвиль між передавачем і приймачем.

В якості зразка для тестових випробувань брався матеріал з відомими фізико-механічними характеристиками. На рис. 1-2 наведено типові осцилограми поширення ультразвукових хвиль у зразку для тестових випробувань.

Рис.1 Рис 2

Для знаходження механічних властивостей матеріалу (модуль пружності, коефіцієнт Пуасона) за відомим значенням швидкості розповсюдження хвиль і частотам збуджених коливань будувались дисперсійні співвідношення з рівнянь руху для тонкостінної ортотропної пластини (або оболонки). Знаходження таких співвідношень проводилось за допомогою методу регуляризації за Тихоновим [3].

Проведена дефектоскопія модельних оболонок із склопластиків, за знайденими механічними характеристиками розрахована несуча здатність моделі при осьовому навантаженні. На рис. 3-4 наведено типові осцилограми експериментальних досліджень. Проведено порівняння з експериментальними випробуваннями, яке показало задовільне співпадання.

Рис. 3 Рис. 4

Література:

1. Гузь А.Н. Основы ультразвукового неразрушающего метода определения напряжениц в твердых телах / А.Н. Гузь, Ф.Г. Махорт, О.И. Гуща, В.К. Лебедев. – Киев: Наук. думка, 1974.

2. Пацюк А.Г. Модернізований комплекс для експериментального дослідження статичних і динамічних процесів в тонкостінних конструкціях/ А.Г. Пацюк// Методи розв’язання прикладних задач механіки деформівного твердого тіла. – Дніпропетровськ: Наука і освіта. – Вип. 9. – 2008. –С. 157-168.

3. Тихонов А.Н. Численные методы решения некорректных задач / А.Н. Тихонов, А.В. Гончаровский и др. – М.: Наука, 1990. –230с.