Дистанционная диагностика материалов с микро- и наномасштабными дефектами методом сканирующей лазерной виброметрии (1102640), страница 3
Текст из файла (страница 3)
8 Пространственное распределение амплитуды звукового давления отдискретной антенны в фокальной плоскости (слева) и диаграмма направленности(справа): (а)- расчет, (б) – результаты экспер имента.В основу работы установки положено нелинейное взаимодействие двухакустическихпучковконечнойамплитудывисследуемомматериале.Эффективность этого процесса определяется величиной нелинейного параметрав области взаимодействия. Если на дефект, с характерными размерами d, вструктуре вещества, воздействуют две плоские волны с частотами ω1 и ω 2 (ихамплитуды давления P(ω1 ) и P (ω 2 ) ), то на границе дефекта, в результатенелинейного взаимодействия, возникает сигнал комбинационной частотыP(ω1 ± ω 2 ) :P(ω1 ± ω 2 ) =Γd(ω1 ± ω 2 )P(ω1 )P(ω 2 ) ,4c 3 ρ14где с, ρ - известные скорость звука и плотность среды. При постоянныхзначениях амплитуды падающих волн P(ω1 ) и P (ω 2 ) величина сигнала накомбинационных частотах P(ω1 ± ω 2 ) определяется величиной нелинейногопараметра Γ , а также частотой результирующей волны.Установка позволила исследовать нелинейные свойства резиноподобныхобразцов с включениями и обнаружить созданные модельные дефекты.Заключительная глава второй части содержит основные результаты поисследованию и диагностике резиноподобных материалов.В Заключении сформулированы основные результаты работы:1.
Разработана и создана автоматизированная экспериментальная установка длядистанционной диагностики твердотельных пластин и резиноподобныхматериалов с использованием лазерного виброметра.2. Проведен теоретический анализ упругих нелинейных свойств твердых тел смодельными дефектами. Рассчитаны локальная нелинейность при вершинетрещины и объемная нелинейность твердого тела, содержащего модельныедефекты в зависимости от их концентрации.3. Экспериментально обнаружено, что усредненная по поверхности круглойтонкой металлической пластины с дефектами амплитуда второй гармоникиволны Лэмба пропорциональна амплитуде основной частоты в степени2.12±0.09, а третьей гармоники – в степени 1.6±0.1.
Это указывает на то, чтокромефизическойкристаллическойнелинейности,решетки,всвязаннойсполикристаллическомангармонизмомсплавеимеетсядополнительный механизм нелинейности.4. Анализ колебаний пластинки в различных ее областях показал, что имеютсякакучастки,вкоторыхнаблюдаетсяхарактернаядляфизическойнелинейности степенная зависимость амплитуд второй и третьей гармоник отамплитуды основной частоты, так и локальные участки с характерным дляструктурной нелинейностью пороговым характером этой зависимости ианомально высокими значениями амплитуд гармоник.
Подобное поведениеамплитуд гармоник также было обнаружено в области искусственноприготовленного дефекта.155. Разработана методика и создана программа для персонального компьютера,позволившая по экспериментально измеренному распределению амплитудволны Лэмба и ее второй и третьей гармоник в тонкой пластине определитьпространственное распределение квадратичного и кубичного нелинейныхакустических параметров.
Были обнаружены аномально большие значениянелинейных акустических параметров в нескольких локальных областях(увеличение на 3 порядка по сравнению с фоном), в том числе и в областиискусственноприготовленногодефекта(увеличениена2порядка),координаты которого были заранее известны.6. Установлено, что пространственное распределение нелинейного параметракоррелирует с распределением дефектов в тестируемом образце.
Также былсделанвывод,чтопространственноераспределениенелинейногоакустического параметра позволяет получить большую информацию одефектах в тестируемом материале, чем визуализация формы амплитудакустических гармоник.7. Экспериментально исследованы особенности распространения амплитудномодулированных волн конечной амплитуды в пластинах с дефектами.Показанапринципиальнаядетектированиянелинейностивозможностьиспользованияамплитудно-модулированногодлядиагностикидефектнойсигналаструктурыметодовнаупругойматериалов.Установлено, что исследование нелинейного отклика на комбинационныхчастотах позволяет получить дополнительную информацию о дефекте.8.
Реализован дистанционный метод диагностики резиноподобных материалов спомощью воздушного ультразвука и лазерной виброметрии.Список опубликованных работ1. А.И. Коробов, М.Ю. Изосимова. Нелинейные волны Лэмба в металлическойпластинке с дефектами. Акуст. Журнал. 2006. Т. 52. № 5. С.683-692.2.
А.И. Коробов, М.Ю. Изосимова, Е.В. Прохорова. Исследование колебанийбиологических тканей и их фантомов с модельными дефектами. ИзвестияРАН. Серия физическая. 2007. Т. 71. №1. С.150-152.163. А.И.Коробов,распределениеМ.Ю.Изосимова,нелинейногоО.В.Руденко.акустическогоПространственноепараметравтонкойполикристаллической пластинке из сплава с дефектами. Акуст. Журнал.
2009.Т. 55. № 2. С. 153-159.4. О.В. Руденко, А.И. Коробов, М.Ю. Изосимова. Нелинейность твердых тел смикро- и наномасштабными дефектами и особенности ее макроскопическихпроявлений. Акуст. Журнал. 2009. принята в печать.5. Alexander I. Korobov, Maria Y. Izosimova, Sergey A. Toschov. Development ofUltrasound Focusing Discrete Array for Air-coupled Ultrasound Generation.Physics Procedia. 2009 (in print)6. А.И. Коробов, М.Ю. Изосимова. Взаимодействие волн Лэмба конечнойамплитуды в твердотельных пластинках. Сборник трудов XVII сессии РАО.Москва.
2005. Т.1. С. 154-157.7. А.И.Коробов,М.Ю.Изосимова.Пространственноераспределениенелинейного параметра в образце сплава алюминия с дефектами. Сборниктрудов XVIII сессии РАО. Таганрог. 2006. Т. 1. С. 37-40.8. А.И. Коробов, М.Ю. Изосимова, Е.В. Прохорова. Использование лазерногосканирующего виброметра для диагностики биологических тканей и ихфантомов. Сборник трудов XVIII сессии РАО. Таганрог. 2006. Т. 1. С. 37-40.9. М.Ю.
Изосимова. Исследования колебаний тонкой пластины с помощьюлазерного виброметра. Демидовские чтения на Урале. Тезисы докладов. 2006.С. 81-82.10. М.Ю. Изосимова. Нелинейные колебания металлической пластины сдефектами. Международная конференция студентов, аспирантов и молодыхученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2006», секция «Физика».Сборник тезисов.
Том 2. Физический факультет МГУ. 2006. С. 4-5.11. A.I. Korobov, M.Y. Izossimova, E.V. Prokhorova. Flaws spotting and elasticmodulus definition in phantoms of biological tissues by methods of laser Dopplervibrometry. ICUltrasonics 2007 proceedings. Vienna. (doi:10.3728/ICUltrasonics.2007. Vienna.1610_korobov)1712. A.I.
Korobov, M.Y. Izossimova. Defects spotting in metal plates by methods ofnonlinearacoustics.ICUltrasonics2007proceedings.Vienna.(doi:10.3728/ICUltrasonics. 2007. Vienna.1612_korobov)13. М.Ю. Изосимова, Е.В. Прохорова. Регистрация сдвиговых волн методомлазернойдоплеровскойвиброметрии.МатериалыдокладовXVМеждународной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых«Ломоносов». М.: Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ. 2008. [Электронныйресурс]14. М.Ю.
Изосимова, С.А. Тощов. Акустическое детектирование амплитудномодулированногосигнала.МатериалыдокладовXVМеждународнойконференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Ломоносов». М.:Издательство МГУ; СП МЫСЛЬ. 2008. [Электронный ресурс]15. Maria Izosimova, Alexandr Korobov, Ekaterina Prokhorova, and OlegSapozhnikov. Measurement of dynamic shear modulus in soft solids using laservibrometry. J. Acoust. Soc.
Am. 2008. V. 123. No. 5. Pt. 2. P. 3226.16. А.И. Коробов, М.Ю. Изосимова, О.А. Сапожников. Возбуждение ирегистрация поверхностных волн в резиноподобном материале-пластисоле.Труды XX сессии Российского акустического общества. М.: ГЕОС. 2008. Т.2.
С. 90-93.17. Alexander I. Korobov, Maria Y. Izosimova, and Kirill A. Nenarokomov.Noncontact Diagnostics of Rubber-like Materials by Methods of NonlinearAcoustics. Proceedings of 18th International Symposium on Nonlinear Acoustics.(Stockholm, Sweden 7 – 10 July 2008) PP. 533-536.18. Alexander I. Korobov, Dmitry M. Mekhedov, and Maria Y. Izosimova. NDT ofGrain Boundaries in Microcrystalline Aluminum Alloy Using Methods ofNonlinear Acoustics. Proceeding of 18th International Symposium on NonlinearAcoustics. (Stockholm, Sweden 7 – 10 July 2008) PP.
529-532.19. А.И. Коробов, М.Ю. Изосимова, С.А. Тощов. Нелинейное взаимодействиеамплитудно-модулированной волны Лэмба с дефектами. Труды XIX сессииРоссийского акустического общества. М.: ГЕОС. 2008. Т. 2. C. 93-96.18.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
