Исследования технического состояния материалов и конструкций методами акустического зондирования тема автореферата и диссертации по механике, 01.02.06 ВАК РФ

На правах рукописи

РОДЮШКИН Владимир Митрофанович

ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛОВ И КОНСТРУКЦИЙ МЕТОДАМИ АКУСТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ

Специальность 01.02 Об -Динамика, прочность машин, приборов и аппаратуры

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Нижний Новгород

2008

Работа выполнена в Нижегородском филиале Института Машиноведения им. А А.Благонравова Российской Академии Наук

Научный консультант- доктор физико-математических наук, профессор

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Асташов Владимир Константинович доктор физико-математических наук, профессор

Садырин Анатолий Иванович доктор технических наук, старший научный сотрудник

Углов Александр Леонидович

Ведущая организация: Институт Прикладной Физики РАН

Защита состоится «6» ^ссуг^^ 2008 г. на заседании диссертационного совета Д 212.166 09 при Нижегородском государственном университете им. Н И. Лобачевского по адресу 603950, Нижний Новгород, ГСП-1000, пр-т Гагарина, 23, корп 6.

С диссертацией можно познакомиться в Фундаментальной библиотеке ННГУ. Автореферат разослан « ¿V» 2008 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат технических наук,

Потапов Александр Иванович

доцент

Б.В.Трухин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При нынешнем состоянии российской промышленности, когда более 50% основного оборудования выработало свой ресурс, вопросы промышленной безопасности требуют незамедлительного решения. Одним из основных мероприятий в этом направлении является эксперта 1а промышленной безопасности технических устройств, которая предусматривает определение технического состояния конструкционных материалов с помощью не-разрушающего контроля Методы неразрушающего контроля, ультразвуковой, магнитопорошковый, радиографический, вихретоковый, капиллярный и др призваны выявлять физически существующие поражения материала-трещиноподобные несплошности, несплавления, поры, язвы, свищи и т д, являющиеся конечной стадией деградации материала Незначительные повреждения материала, по своим размерам не превышающие регламентированных допустимых норм на момент проведения экспертизы, традиционные методы и средства диагностики в силу своих технических возможностей и поставленных задач не фиксируют

С момента начала эксплуатации объекта и появления нагружения в конструкционном материале происходит накопление стабильных микро повреждений, которые, в конце концов, приводят к зарождению дефектов и разрушению материала Процессы появления микроповреждений и их развитие в деградирующем при эксплуатации материале не подлежат контролю, хотя эти зарождающиеся дефекты имеют тенденцию к развитию и поэтому наиболее опасны Зарождающиеся растущие дефекты приводят к внезапным повреждениям оборудования - основным причинам аварий и травматизма обслуживающего персонала.

Как выявить реальное техническое состояния материала и определить его преддефектное состояние'?

Этот вопрос решают двумя путями Первый - это непрерывный мониторинг, цель которого зафиксировать момент, когда растущий дефект превысит разрешенный норматив. Используя современные технологии, такой мониторинг можно осуществить, однако в этом случае датчики должны быть установлены на объекте во время его изготовления, например, на трубопроводе еще до его укладки в грунт Второй путь - перейти к ранней диагностике.

Задача ранней диагностики - выявить области зарождения де фектов, определить зоны преддефектного состояния материала, где на момент обследо-

вания технического устройства дефектов нет, но они непременно появятся в ближайшем будущем и приведут к внезапным повреждениям оборудования Необходимы технологии поиска условий, провоцирующих появление и развитие дефектов, приводящих к разрушению материала и авариям.

В диссертации разрабатываются технологии обнаружения преддефект-ного состояния материала на основе акустических эффектов - модуляционных, нелинейных, эффектов дисперсии и затухания, возникающих при зондировании материала волнами Существенно то, что эти волновые эффекты проявляются при зондировании материале задолго до появления в нём физически существующего поражения материала, несовместимого с режимом эксплуатации. Эти технологии востребованы, они являются вкладом в решение вопросов промышленной безопасности, что определяет практическую значимость диссертационной работы и актуальность выбранной темы исследования

Основными факторами, провоцирующими возникновение повреждений и определяющими их развитие являются агрессивность внешней среды, в которой работает материал, качество материала и его деградация (изменение структуры и физико-механических свойств материала в процессе эксплуатации) и уровень статических и динамических деформаций, воздействующих во время эксплуатации на материал

В этой ситуации встает задача контроля за уровнем напряжений в материале, на фоне которых процессы коррозии, усталости и ползучести развиваются наиболее интенсивно задача обнаружение зон, где происходит наиболее интенсивная деградация металла

Оперативное наблюдение за этими составляющими с учетом условий эксплуатации технического устройства (на месте установки объекта, без разрушения материала) безопасными и экономически не обременительными методами - гарантия объективной оценки технического состояния опасных производственных объектов, находящихся в эксплуатации

Сегодня контроль процессов возникновения и развития дефекта осуществляется пассивными и активными методами К пассивным методам, основанным на измерении собственных физических полей конструкций, относятся метод акустической эмиссии, позволяющий по сигналам акустической эмиссии определять области повышенной скорости накопления повреждений, метод магнитной памяти металла, в котором поиск зон концентрации напряжений производится по собственным магнитным полям рассеяния К активным методам относятся метод коэрцитивной силы; метод магнитной анизотропии; методы, использующие эффект Баркгаузена К ним же относятся методы аку-

стического зондирования, в которых в качестве принципа измерения используется какое-либо волновое явление в исследуемом материале

Известен обширный класс волновых явлений в упругой среде - линейные, параметрические, нелинейные и т.д., которые изучались многими исследователями от Рэлея до современников. Однако количество волновых процессов, используемых в практических акустических измерениях весьма незначительно В диссертации осуществлена своего рода "ревизия" волновых явлений с целью создания новых методов акустического зондирования, пригодных для практического использования при исследовании технического состояния материалов и конструкций. Уникальность методов акустического зондирования состоит в том, что внутреннее пространство практически всех конструкционных материалов доступно для "видения" волнами механической природы. Механические колебания распространяются в твердой среде на большие расстояния, не вносят искажения в происходящие в материале процессы и в то же время несут информацию о состоянии исследуемого объекта Эти свойства имеют определяющее значение в задачах оценки состояния материалов и диагностики элементов машин, так как позволяют в большинстве практически важных случаев определять напряженно-деформированное состояние (НДС), исследовать структурные особенности материала и определять зоны зарождения микротрещин

Акустическое зондирование широко используется для изучения свойств и строения вещества, для выяснения происходящих в них процессов на макро-и микроуровнях. Отечественным ученым принадлежит приоритет в разработке акустических методов контроля материалов В работах ИМЛифшица, Г Д Пархомовского, Л Г Меркулова, А А Ботаки, А В Шарко дока?ана чувствительность основных параметров упругих волн-коэффициентов затуханий и скорости звука - к особенностям структуры материала, в том числе к характеристикам системы микротрещин.

Метод акустического зондирования, получивший наибольшее развитие на практике,-это ультразвуковая дефектоскопия материала Принцип дефектоскопии, предложенный в 1928 году профессором Ленинградского >лектротех-нического института С Я Соколовым, основан на явлении отражения волны от несплошности в материале В настоящее время в этом направлении работают И Н Ермолов, Н П Алешин, В В.Клюев, В.Г Щербицкий и др В стадии интенсивного развития находятся методы акустического зондирования, применяемые при контроле напряженно-деформированного состояния материала элементов конструкций Контроль статических напряжений основан на влиянии напряженного состояния материала на скорость распространения упругих

волн, то есть на эффекте акустоупругости При этом зондирование материала осуществляется импульсами волн Вопросами акустоупругости занимаются многие ученые В М Бобренко, А Н.Гузь, Ф Г Махорт, О И Гуща, Н Е Никитина, А Л Углов, В В Мишакин и др В работах Н Е Никитиной исследуется динамическая акустоупругость При динамическом и импульсном нагружениях принципиально новые возможности открывают модуляционные методы, разработанные В А.Зверевым, Л.А Островским, А И Потаповым Методы базируются на нелинейном взаимодействие низкочастотного сигнала (поле деформаций) с высокочастотным вспомогательным сигналом (волна накачки) Это взаимодействие лежит в основе параметрических приемников Простейший вариант направленного параметрического приемника, иногда его называют приемник Зверева - Калачева, состоит из излучателя высокочастотного поля и приемного преобразователя, выделяющего комбинационные частоты, возбуждаемые при падении низкочастотной волны на область взаимодействия Исследования параметрического приема в твердых телах были начаты в 1974 году Б.А Конюховым, И Д Конюховой, Г М Шалашовым, продолжены В.П Лебедевым, В И Ерофеевым и др. Необходимость дальнейшего изучения взаимодействия низкочастотного поля деформаций со вспомогательным сигналом - упругой высокочастотной волной - применительно к задачам практической оценки напряженно-деформированного состояния эксплуатируемых конструкционных материалов и внедрения её в практику работ по обеспечению промышленной безопасности сооружений и технических устройств определяет актуальность темы диссертации

Повышения быстродействия машин, их энергоемкости, приводит к тому, что параметры технического состояния конструкции и их элементов определяются внутренними динамическими процессами Внутреннее динамическое напряженное состояние элементов машин и конструкций определяют по результатам измерения вибрации на их поверхности. Данные о структуре поля деформаций внутри элементов получают путем последующих расчетов на базе известных в теории упругости математических соотношений Такие методы, основанные на измерениях и расчетах, оправдывают себя при оценке структуры статического или квазистатического поля, но становится практически непригодными в тех случаях, когда следует принять во внимание волновой характер поля Однако в технике появляются все больше задач, где именно волновые процессы в машинах и конструкциях составляют предмет исследования Внутренние области твердых тел не доступны для непосредственного контакта, поэтому применить известные датчики для измерения динамических полей деформаций во внутренних областях элементов машин и механиз-

мов (тензорезисторы, тензочувствительные покрытия и т д) без разрушения материала и «вмораживания» датчиков внутрь объекта невозможно Поляри-зационно-оптический метод изучения напряжений в деталях машин и конструкций возможен только на прозрачных моделях Таким образом, существует проблема оценки внутреннего напряженно-деформированного состояния конструкционных материалов и элементов конструкций

Значение экспериментальных методов оценки динамического НДС элементов конструкций трудно переоценить, так как по статистике около 80% поломок и аварий в машиностроение является результатом влияния колебаний на материал конструкции.

Представленная диссертационная работа в определенной мере решает задачу оценки НДС элементов машин и конструкций

Практически любому реальному материалу свойственно наличие пространственной микроструктуры. При акустическом зондировании такого материала проявляются волновые явления, обусловленные наличием в среде структурных фрагментов. Теоретические и экспериментальные исследования этих явлений проводились А М.Сутиным, В Е Назаровым, В.Ю Зайцевым, А.В Лебедевым, А И Потаповым, В В Казаковым и др Результаты этих исследований являются базой для разработки практических методик измерения, контроля и диагностики материалов со сложной структурой К таким волновым явлениям, рассмотренным в диссертации, относятся дисперсия и генерация второй гармоники зондирующего сигнала В диссертации на основе вышеназванных явлений разработаны методы акустического зондирования, позволяющие решать задачу контроля за процессами возникновения и развития дефекта во внутренних областях конструкционного материала, задачу выявления структурных изменений в материале и поиска зон зарождения мюсротрещин.

Изучение фундаментальных волновых явлений в реальных материалах, с одной стороны, и использование существующего на сегодняшний день технического потенциала средств неразрушающего контроля, с другой стороны, позволили создать автору эффективные, работоспособные в условиях производства методики экспресс - контроля состояния материала, основанные на эффектах дисперсии и нелинейности Потребность в таких методиках на практике, особенно на опасных производственных объектах, определяет высокую практическую значимость реализации результатов диссертации.

Тема диссертации связана с исследованиями Нижегородского филиала Института машиноведения РАН по научному направлению "Волновая динамика машин". Работа выполнялась в соответствии с программой фундаментальных исследований РАН "Повышение надежности систем МАШИНА-

ЧЕЛОВЕК-СРЕДА", по теме "Разработка методов и средств измерения, контроля и диагностики на основе эффектов нелинейной акустики" , планом работ МНТК "Надежность машин", по теме "Создание комплекта приборов для контроля динамического напряженного состояния узлов машин", планом НИР Нф ИМАШ РАН по темам " Разработка методов акустического зондирования, основанных на нерезонансном параметрическом взаимодействии волн", " Разработка метода исследования шума упругих сред". Материалы диссертации использовались в работах по договорам с ОАО "ГАЗ", НИИЭФ, ЦНИИ им. Крылова, ОКБМ, ПО "Теплообменник", Гф ВНИИНМАШ, ОАО "РУМО", ТОО "ТРИБОНИКА", ООО «Тюменьтрансгаз», ООО «Волготрансгаз», ООО «Газ-надзор» и др. Они были использованы при разработке нормативно-технического документа "Методические рекомендации. Оценка характеристик пространственного распределения динамических упругих напряжений в элементах машин акустическим методом (МР609-09-85)". Работа была поддержана РФФИ, ШТАБ, программой Президента РФ для ведущих научных школ

Цель работы - найти технологии поиска преддефектного состояния материалов и конструкций акустическими методами Цель достигает решением следующих задач.

-разработка методов и создание средств акустического зондирования элементов машин и конструкций,

-исследование технического состояния материалов и конструкций методами акустического зондирования

Научная новизна диссертационной работы определяется полученными оригинальными результатами В ней впервые

-дано экспериментальное обоснование модуляционного метода измерений полей деформаций в изотропном твердом теле с помощью ультразвуковых волн;

-дано обоснование технических требований, выполнение которых необходимо при использовании акустического зондирования для оценки НДС элементов машин,

-проведены разработки инженерных методик контроля технического состояния конструкций по дисперсионным и нелинейным характеристикам акустических волн

Прикладная значимость диссертационной работы состоит в разработке метода измерения динамических полей деформаций в твердых телах. Разработан прибор "Высокочувствительный преобразователь для контроля динамического напряженного состояния", реализующий метод нерезонансного параметрического взаимодействия. Прибор прошел практические испытания и показал работоспособность в составе системы мониторинга напряженного состояния материала энергетических установок Прибор экспонировался на Международной выставке Интерел-90. Разработана и внедрена инженерная методика определения напряжений в материале элементов конструкций, подвергаемых импульсному воздействию внешних нагрузок. Разработан и внедрен в практику экспресс-метод определения технического состояния отработавших нормативный ресурс турбинных лопаток. Разработаны и введены в действие Госстандартом СССР методические рекомендации «Техническая диагностика. Оценка характеристик пространственного распределения динамических упругих напряжений в элементах машин акустическим методом» Более 10 пет на литейном производстве ОАО «РУМО» в Нижнем Новгороде применяется методика оценки качества чугуна с помощью ультразвука Разработаны следующие инженерные методики: оценка средней величины деформации в элементе конструкции прямоугольного сечения; измерение динамических сил контактного взаимодействия методами акустического зондирования; измерение параметров высокоскоростного движения импульса деформаций в направляющей, измерение геометрических размеров микроструктуры гранулированных сред по дисперсии; экспресс-оценка дисперсии в акустическом сигнале, неразрушающий контроль напряжений в заготовках крупногабаритных деталей, обнаружение микрорасслоений биметаллических соединений с помощью ультразвуковых волн, ультразвуковой метод выявления микротрещин и другие Разработаны средства измерения: ультразвуковой измеритель динамических сил; прибор для оценки качества зубчатых передач по их акустической и вибрационной активности

Реализация результатов работы. Разработанные методы акустического зондирования используются в ОАО «РУМО» (г Н Новгород) для неразру-шающего контроля напряжений в заготовках крупногабаритных деталей (шатуны дизеля) и контроля качества чугуна с шаровидным графитом; в ОКБ машиностроения (г Н Новгород) для контроля качества углеродо-карбидокремниевые композитов с помощью ультразвуковых упругих волн, в ЦНИИ им Крылова (г. С. Петербург) для неразрушающего контроля внутрен-

них динамических деформаций в элементах машин, в ОАО «Волгонефтьхим-монтаж» (г Н Новгород) и ОАО «Тюменьтрансгаз» для контроля качества газотермического покрытия, в ООО «Волготрансгаз» и НПО «Трибоника»( г Нижний Новгород) для оценки фактического ресурса турбинных лопаток газоперекачивающих компрессоров

Методы исследования и достоверность полученных результатов.

При исследовании использовались современные математические методы моделирования динамических процессов в сплошных средах и апробированные радиофизические методы обработки сигналов Достоверность результатов подтверждается совпадением результатов теоретического прогноза с экспериментальными данными, полученными в процессе выполнения исследований, и эффективностью применения методик, разработанных на основе полученных результатов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Экспериментальное обоснование модуляционного метода измерений низкочастотных полей деформаций в изотропном твердом теле с помощью плоских, цилиндрических, сферических волн и квазиплоских пучков в натурных условиях

2 Разработка методики оценки интегральных характеристик деформаций в элементах машин и конструкций при динамических и импульсных нагружени-ях, базирующихся на реконструкции поля деформации по данным акустического зондирования

3 Теоретическое и экспериментальное обоснование метода измерения распределения внутренних динамических деформаций в поперечном сечении волно-водных элементов машин и конструкций

4 Обоснование технических требований и метрологических характеристик модуляционного метода измерения динамических и импульсных деформаций в элементах машин

5 Экспериментальное обоснование возможности использования дисперсионных и нелинейных характеристик акустических волн в качестве диагностического признака технического состояния материала

6 Разработка и внедрение инженерных методик контроля технического состояния конструкционных материалов методами акустического зондирования.

Личный вклад автора. В совместных работах автор принимал непосредственное участие в выборе направления исследований и постановке задач Все представленные в них экспериментальные результаты получены лично автором

Апробация работы. Результаты работы докладывались на конф. «Актуальные проблемы машиноведения»(Москва,1988), конф «Проблемы улучшения акустических характеристик машин» (Москва, 1988), конф «Волновые и вибрационные процессы в машиноведении» (Горький,1989), IUTAM Symposium on elastic wave propogation and ultrasonic NDS evaluation (USA,Colorado,1989), 11 Всесоюз конф. по неразрушающему контролю (Свердловск, 1990), всес конф «Инженерно-физические проблемы новой техники» (Москва, 1990, 1992,1994, 1996), European Mechanics Colloquium EUROMECH 275 «Waves tn moving and inhomgeneus media» (Lisbon,1991), конф. «Вибрация и вибродиагностика Проблемы стандартизации» (Н.Новгород, 2001); конф «Прочность материалов и элементов конструкций при звуковых ультразвуковых частотах» (Владивосток, 1992), European Mechanics Colloquium EUROMECH 295 «Wave processes in machmeiy and structure» (Nizhny Novgorod, 1992), European Mechanics Colloquium EUROMECH "1st European Nonlinear Oscillations Conference" (Hamburg, 1993), конф «Пьезоэлектрические приводы и датчики» (Обнинск, 1993), конф «Нелинейные колебания механических систем» (Н.Новгород, 1993, 1996), XYI Symp «Vibration m Physical System» (Poznan, 1994), конф. «Инженерно-физические проблемы авиационной и космической техники» (Москва, 1995, 1996, 1997, 1998), 15 th Inter Congress of Acoustic (Norway Tronheim 1995), конф «Испытание материалов и конструкций» (H Новгород, 2000), конф «Проблемы машиноведения» (Н Новгород, 2001); 17 International Congress of Acoustic (Roma, 2001); сессия Российского Акустического общества (2002, 2003), Всероссийской научной конф по волновой динамике машин и конструкций (Н Новгород, 2004).

По теме диссертации опубликовано всего 85 научных работ Основные результаты представлены в 17 статьях, опубликованных в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 3 статьях в международных журналах, 2 авторских свидетельствах и методических рекомендациях

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы, включающей 272 наименования, и приложения Полный объем диссертации 310 стр, включая 96 рисунков и 13 таблиц

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассмотрены и проанализированы проблемы контроля технического состояния материалов и конструкций современными неразрушаю-щими методши. Обосновывается необходимость идентификации преддефект-ного состояния материала посредством поиска и контроля трех его составляющих- напряжений, степени структурной деградации; микротрещин В рамках этого рассмотрены методы акустического зондирования. Показана актуальность темы исследования, сформулированы цель работы и основные положения, вынесенные на защиту.

Первая глава посвящена краткому обзору и анализу существующих в настоящее время методов акустического зондирования, применяемых в экспериментальной механике Описаны пассивные и активные методы диагностики Классифицируется направление исследований в диссертации как активная высокочастотная диагностика, заключающаяся в зондировании материала волнами механической природы высокой частоты При статическом, динамическом и импульсном нагружении на конструкцию для оценки напряженно-деформировааного состояния материала привлекаются акустические методы, основанные на волновых эффектах, обусловленных нелинейностью среды. Измерены константы упругости второго и третьего порядков в различных материалах при их зондировании акустическими волнами. Проанализированы особенности распространения упругих волн в средах сложной структуры, применяемые для проверки адекватности принятых математических моделей реальным конструкционным материалам, для измерения их материальных констант Исследуется дисперсия звуковых волн, механизмы которой достаточно разнообразны Резко выраженной дисперсией характеризуются среды с внутренним частотным или пространственным масштабом Свойства таких сред характеризуются сложной частотной зависимостью скорости звука и потерь, а нередко и неклассическим характером нелинейности Поверхностные акустические волны являются удобным инструментом для изучения механических свойств твердых тел, поскольку они проникают в материал только на глубину, приблизительно равную одной длине волны, и, одновременно, наряду с объемными волнами обладают свойством суммирования «информации» по пути своего распространения. Взаимодействие волн с границами приводит к связи их скорости и затухания с поврежденностью поверхности Эти явления, в свою очередь, дают основу для создания методов диагностики микротрещин на поверхности Использование акустического зондирования (локации) по-

верхности колеблющегося тела является одним из способов бесконтактного контроля колебаний поверхности В условиях недоступности, либо, например, при исследованиях высокоскоростного движения тел по упругим направляющим, когда другие способы неприменимы, методы акустического зондирования оказываются единственно возможными.

Во второй главе проведено теоретическое обоснование модуляционного метода измерения динамических деформаций В основе метода лежит эффект нерезонансного параметрического взаимодействия упругих волн с низкочастотными полями смещений в нелинейном изотропном твердом теле. В линейных средах поля, создаваемые различными источниками, не связаны. В нелинейной среде поля, создаваемые различными источниками, становятся взаимосвязанными Более того, если поле, создаваемое одним источником является существенно более интенсивным, чем поле, создаваемое другим источником, то, слабое поле будет описываться линейными уравнениями с переменными коэффициентами, которые определяются интенсивным полем W(r,t) Методы измерения строятся на соотношениях для модуля и фазы комплексной амплитуды огибающей продольной волны C/0(x,,t) = a<zxy\i<p\ с плоским фронтом, являющимся слабым зондирующим полем Уравнения модуляции получены в приближении заданного поля в рамках приближения пятиконстантной теории упругости из нелинейного уравнения динамики в параметрическом приближении-

да t да д<р д<р к2 rodWi dW2 dW^

—- + с — = 0 + =-[ß-l + r-2- +-1] Л)

dt ахj '8t dxl 2 p0a> dxs дх2 dx

В результате взаимодействия зондирующей волны с внутренним динамическим полем WtJ(r,i) происходит изменение фазы ее огибающей Следовательно, измеряя изменения фазы, можно судить о поле внутри деформируемого тела В случае, когда зондирование осуществляется продольной волной с цилиндрическим либо сферическим фронтом под действием полл ^изменяется не только фаза огибающей зондирующей волны, но и её амплитуда Это имеет принципиальное значение для построения волновых методов измерения динамических полей, так как информация о внутреннем поле WrQ,t)содержится как в изменении фазы огибающей цилиндрической зондирующей волны, так и в изменении амплитуды. Таким образом, ультразвуковая волна может «поставлять» информацию о переменных во времени деформациях из внутренних областей твердых тел Эта информация о внутреннем поле зависит как от направления распространения ультразвуковой волны, так и о г того, какой

фронт имеет эта волна Реальное волновое поле, создаваемое излучателем конечных размеров, локализовано в пространстве в виде квазиплоского пучка волн Уравнение для действительных амплитуды и фазы зондирующей волны:

да да с2 /г аг

+ с— = —{{аг<рг +аг(рг\ + ~[<р22 + <ръз]) д( ах, ю 2

(2)

д<р д<р сг п 2 21 1г т* к2 Г0дЩ дИг2 л+ = 2 + ^ 31+ + Озз!) + ~—+ Г+ Г^Г"] от йс, 2а? а 2р0со от, дх2 дх3

Здесь изменение фазы обусловлено уже не только внутренним полем деформаций Щг,0, но и степенью неоднородности пучка вдоль 0х2,0х3. Наличие диссипации влияет лишь на амплитуду зондирующей волны. Она уменьшается с расстоянием по экспоненциальному закону. На изменение фазы зондирующей волны диссипация влияния не оказывает Показано, что наследственность среды влияет также лишь на амплитуду зондирующей волны, а на фазу волны влияния не оказывает.

Проблемы экспериментального обоснования модуляционного метода акустического зондирования состояли в следующем необходимо было создать непрерывную монохроматическую ультразвуковую волну с минимальными флуктуациями по фазе и амплитуде, осуществить демодуляцию сигнала, выделить из сигнала составляющие, пропорциональные /). Решение этих проблем потребовало создания специализированного генератора колебаний высокой частоты с уровнем собственного шума -140дБ1^Гц, системы излучатель-приемник упругих волн, аппаратуры, осуществляющей процесс демодуляции сигнала с уровнем флуктуации фазы порядка 1 10"6-1 10"7

Измерения модуляционных характеристик сигнала, поступающего с приемника ультразвука, проводились различными методами Технические характеристики приведены в таблице 1 Разработан комплекс метрологического обеспечения /Шя калибровки модуляционного метода, созданы поверочные радиотехнические устройства, стандартные образцы калибровочного поля динамических деформаций Один из них, изображенный на рис.1, представлял собой резонансную систему, в которой возбуждалась стоячая волна Динамические деформации вычислялись по измерению колебаний поверхности Разработан стандартный образец поля, где измерения динамических деформаций проводились поляризационно-оптическим методом (эффект фотоупругости).

Параметр Спектральный метод Синхронное детектирование Демодулятор флуктуа-ций

П../2*-1* 500 100 10

- 5000 100 000

120 106 104

ттл , ¿>Б/*[рЦ -120 -80 ■110

Погрешность, % 10 10 10

Выявлены достоинства и недостатки каждого метода (таблица 2). Таблица 2

Спектральный метод Синхронное детектирование Демодулятор флукгуа-ций

Достоинства Стандартное средство измерения, нефиксированная несущая частота Простота радиотехнической реализации, измерение фазовой модуляции Выделение из сигнала отдельно фазовой и амплитудной модуляции

Недостатки Измерение только модуля закона модуляции, Большая полоса частот (200 Гц) Уровень значений индекса фазовой модуляции не превышает 1 10*4 Сложное ть радиотехнической реализации, Фиксированная несущая частота

Разработан прибор «Высокочувствительный преобразователь для контроля динамического напряженного состояния", реализующий модуляционный метод исследования напряженно-деформированного состояния материала и элементов конструкции Проведена оценка достоверности разрабатываемого метода, его метрологических характеристик Приведены требования к поверхности ввода, вывода колебаний, к преобразователю и его размерам, к параметрам нелинейности используемых элементов аппаратуры При создании приборов проводилась экспериментальная оценка коэффициента паразитной модуляции каждого элемента схемы. Непременным условием работоспособности метода является отсутствие сильного затухания сигнала в элементах электромеханического тракта.

В конце главы приводятся примеры практического применения модуляционного метода- измерение амплитуды смещения вибрирующей поверхности, определение диаграммы направленности ультразвуковых контакт ных преобразователей в твердом теле

Образец из органического стекла размерами 200*20*40

демодулятор

Вклеенная на расстоянии 'Л волны от торца пъезокерамическая пластина, создающая тестовое поле деформаций

Измерение колебаний поверхносги

Генератор 2,5 МГц

Л = 4,65 ± 0,05 10'Ни"2 ц - 2,86 ± 0,05 10 5 Нм-1 1 = 3,1 ± 0,4 1010 Нм -1 т =3,0 ±0,4 10 т Нм~г п = 2,2 ±0,4 1010 Нм '2 константы упругости

Рис.1. Стандартный образец поля внутренних деформаций для калибровки модуляционного метода измерения.

В третьей главе разрабатываются алгоритмы реконструкции пространственной структуры поля динамических деформаций в различных элементах машин и конструкций по данным акустического зондирования. Вводится система координат, связанная с диагностируемым элементом (рис.2).

Рис.2. Диагностируемый элемент и единая система координат

Тогда из уравнения (1) получается соотношение

3 3 Ч г Яр

?»(0=Я1 рРДдс.у.г.Г—З^А (3)

I ] о с ох

где и у = РАиА1} + ЛА21А2} + уАЪ1АЪ}

Подынтегральная функция недоступна для прямого измерения Реально измеряемый в эксперименте параметр - это <К0 Восстановление подынтегральной функции по значению интеграла в общем случае неоднозначно и относится к классу некорректных Для устранения неоднозначности нужна априорная информация о IV,Она определена геометрией объекта и видом воздействия В стержне (рис 3) под действием внешних сил реализуется поле деформаций 0 = Щ3 (г) ехр(гО/)

Согласующее Высокочастотный устройство генератор Г4-118

Фильтр Селективный

высокой вольтметр частоты вМУ 11

Рис 3 Стержень под циклической нагрузкой

Диагональные компоненты тензора деформаций удовлетворяют соотношению- Шгг =Жп = -V , где V- коэффициент Пуассона Считая, что <р{() = т ехр(гОс), имеем

к2И 1Л Ох

т = --Ш~сг)у- Ра}- ¡¡¥33(х,у,г)ехр(-1—) ±х (4)

2р0юс я о с

Это означает, что амплитуда закона фазовой модуляции или индекс фазовой модуляции т пропорционален среднему значению амплитуды дина-

1h

мических деформаций в сечении элемента: WcpMlra = - jV33 (У) dx . Значение т

h о

оценивается на основании результатов измерения мощности зондирующего сигнала U(г) на частоте со и ®±fi по формуле:

т = 2 Р^ (5)

V Ро

Р(а,) - мощность сигнала на частоте со,, измеренная селективным вольтметром. Если результаты измерений представлены в децибеллах, то индекс модуляции оценивается по формуле: mdB = Pds(a±Q)~PdB{co).Лабораторные эксперименты на стержне, находящемся под циклической нагрузкой, показали, что случайная погрешность измерения среднего значения амплитуды динамических деформаций в сечении стержня не превышает 5%.

При воздействии механизма на опору (рис. 4) интегральная сила воздействия равна: F{t)= ^P(r,t)ds, s- площадь зоны контакта механизма и опоры, P{r,t) -динамическая нагрузка.

Рис. 4. Зондирование опоры механизма

Фаза ультразвуковой волны, модулируемая возникающими в опоре деформациями = /Е, связана с силовым воздействием объекта следующим

образом: <p(t) = --г -—— \PZ (х, у, /)

2р0съ Л + 2цЪ

dx . Таким образом, интеграль-

ную динамическую составляющую силы контактного взаимодействия молото

оценить по измерению модуляции фазы зондирующей волны:

F {t) = -m = G(p{t). (6)

coy

Результаты проведенных измерений показали, что даже для простой модели силового воздействия на опору полученные соотношения качественно правильно описывают связь интегральной силы с измеряемыми параметрами ультразвуковой волны. Погрешность составила 10%.Когда динамическое силовое воздействие на объект имеет все три компоненты: Рг,Р,,Ру, тогда необходимо многолучевое зондирование. Предельно малые значение индекса фазовой модуляции, измеренные в наших экспериментах, составили величины порядка mv ~ 1 10"7, что соответствует значениям силы в 1Н.

Рис. 5. Модель волнового элемента конструкции и схема экспериментального стенда (1 - генератор монохроматический ультразвуковых колебаний, обеспечивающий стабильность частоты не хуже 10"7; 2 - призмы преобразователей; 3 - пьезокерамические пластаны с резонансной частотой 2 МГц; 4 - модель волноводного элемента машины; 5 - полосовой фильтр; 6 - селективный вольтметр; 7 -излучатель пьезокерамический, создающий динамическое упругое поле; 8 - генератор низкочастотный)

-На примере волиоводиого элемента конструкции (рис 5) удалось доказать возможность реконструкции поля внутренних динамических деформаций по результатам акустического зондирования Индекс модуляции измерялся аналогично изображенной на рис. 2 блок-схеме. Модель поля, или квазистержневое приближение, представляет собой бегущую волну, однородную вдоль оси Y и неоднородно распределенную вдоль Z (поперечной координаты стержня конечной толщины). W:J(r,t) = wn(r)ex$(i[Qt -кх]). В качестве параметра неоднородности, характеризующего особенности структуры поля, предложен интервал корреляции т функции fVa (z).

Представляет интерес энергетическая характеристика p(@j) , которая в случае монохроматического поля является квадратом индекса модуляции, величины в технике известной и доступной для измерений-

ml -- <p(©J)7p(ß,t) = B2(&)YfWQ(zW(z )exp[iU(z - z' )\dz dz' (7)

о 0

ml = B2(Q)\K(A.)cxv\im]db. = B2(ß) G(IJ)

о

K(A) и G{U) являются корреляционной функцией и спектром мощности функции W0(z), U- пространственная частота Таким образом, по угловой зависимости ml можно найти К (Л) и G(U), а следовательно, и т - интервал корреляции или параметр неоднородности Экспериментальная оценка неоднородности iV0(i) сводилась к измерению индекса модуляции от* при различных углах распространения ультразвуковой волны через исследуемый волно-водный элемент машины, нахождению К(А) с использованием преобразования Фурье и вычислению параметра неоднородности Полученные экспериментальные данные о пространственном распределении поля динамических деформаций i волноводе соответствуют теоретическому прогнозу Вблизи излучателя интервал корреляции поля W0(z) на частоте 20 кГц минимален (т / т0 = 0,76 ), что указывает на максимальную неоднородность поля в этой области образца в процессе перехода к более удаленным от излучателя областям модели э гемента структура поля становится более гладкой, близкой к равномерному распределению, интервал корреляции с ростом частоты поля уменьшается от 0,95 до 0,22

Это свидетельствует о том, что при увеличении частоты возрастает и неоднородность поля. На частотах 15 кГц и ниже в пределах погрешности метода структура поля в различных точках не отличалась от равномерного распределения Отмечено также увеличение неоднородности поля вблизи сочлене-

ния: в эксперименте уменьшение интервала корреляции составляло до 50%. Разброс в значениях т/т0 для различных серий измерений при одних и тех же условиях не превышал 15 %. Таким образом доказана возможность оценки пространственного распределения поля деформаций по сечению элемента конструкции.

Теоретический прогноз возникающих при ударе по полупространству деформаций основывался на наипростейшей квазидинамической безволновой модели Герца. Удар по полупространству или импульсное воздействие моделировалось ударом по образцу, помещенному для демпфирования во влажный песок, металлическим шаром, падающим с известной высоты. Теоретические результаты и данные о величине и форме непосредственно измеряемого отклика ультразвуковой волны при ударе шара по образцу приведены на рис.6. Теоретический прогноз зависимости: Р г Л4"«3'5 совпал с экспериментальными данными. Верхняя кривая соответствует данным для опыта с шаром массой 94 гр; нижняя кривая для шара с массой 8,5 гр.

£/,мВ

300

200_ 100

0 20 40 60 80 А, см

Рис. 6. Зависимость амплитуды выходного сигнала и (г) от ударной силы

Тем самым показано, что импульсное поле деформаций можно контролировать методом акустического зондирования.

Высокоэнергетический, импульсный процесс высокоскоростного движения тела (момент старта, период разгона тела, последующий "звон" конструкции) порождает высокий уровень электромагнитных помех, импульсный шум, создавая проблемы при измерении параметров движения разгоняемого по упругим направляющим тела. Используя зондирование объекта волнами,

имеющими не электромагнитную, а механическую природу, можно уйти от этих проблем. Принцип измерения параметров движения показан на рис. 7. Он связан с тем, что движение нагрузки или какого-либо тела по упругой направляющей сопровождается движением зоны деформации в материале направляющей со скоростью тела.

Рис. 7. Схема измерения параметров движения тела по направляющим: 1-датчик давления; 4-движущееся тело; 5-направляющая труба; 6-диафрагма; 9-генератор; 2,3,7,8,10-пъезоэлектрические преобразователи

При прохождении зоны деформаций области через область зондирующей волны происходит их взаимодействие, в результате чего параметры зондирующей волны изменяются или модулируются в соответствие с законом движения и уровнем нагрузок. Исследован эффект модуляции зондирующей волны движущимся профилем деформации. Измерена скорость движения тела в легкогазовой пушке - 6 км/с. Погрешность измерения при времени дискретизации сигнала 4-10 с составила 17%. В конце главы приводятся примеры практической акустической тензометрии; контроль напряжений в заготовках крупногабаритных деталей (шатуны дизеля); контроль интегральных характеристик внутренних динамических деформаций в элементах машин.

В четвертой главе обосновывается возможность создания дисперсионных и нелинейных акустических методов определения технического состояния материалов и конструкций. Проведен анализ моделей структурно-неоднородных сред, описывающих дисперсию волн в этих средах. Дисперсия присутствует в моделях, где допускается упрощенное представление среды как цепочки масс, зерен. Известны и более слоясные модели сред, например, континуум Коссера, где среда представляется состоящей из сферических час-

тиц, каждая из которых характеризуется смещением центра и вращением. Кинетические модели развития микротрещин приводят к весьма сложным упру-гопластическим свойствам среды, к неклассическим дисперсионным соотношениям. Более того, в некоторых моделях сред с микроструктурой появляются новые типы волновых движений (дисперсионных ветвей, дополнительных по отношению к обычным продольным и поперечным волнам в упругих телах). Они могут быть связаны, например, с вращательными степенями свободы микроструктурных блоков среды. Подобные модели развиты в работах А.И.Потапова, где предполагается, что материал содержит включения, в виде прямоугольных гранул, как показано на рис. 8.

У

имеет 3 степени свободы: две трансляционные в плоскости х,у и одну ротационную относительно центра масс.

Исследования моделей показывают, что дисперсия волн несёт в себе информацию о структурном состоянии материала. Таким образом, для того чтобы оценить структурное состояние материала остается только технически грамотно измерить параметры дисперсии.

Разработана простая методика оценки дисперсии, использованная в экспериментах для контроля за процессами накопления повреждений в материале изделий. Измерение дисперсионного параметра проводится по разработанной автором оригинальной методике, рис. 9. При импульсном акустическом зондировании с центральной частотой импульса со0 наличие дисперсии фазовой скорости приводит к тому, что зависимость набега фаз от частоты имеет вид полинома второй степени. Процедура вычисления дисперсионного параметра е сводится к вычислению соотношения коэффициентов при первой и второй степени полинома Д(э(й))"с"ер. Величина найденного параметра характеризует отклонение экспериментально измеренной зависимости Л^сюУ"*г от линейного закона, чувствительного к состоянию материала и может служить в качестве диагностического признака. Чувствительность к изменению состояния среды дисперсионного параметра, предлагаемого в качестве диагностического, на

порядок выше, чем чувствительность к изменению этого состояния скорости распространения волн, при этом не делается специальных измерений скорости волн.

Таким образом, не делая специальных измерений скорости волн, оценивается степень отклонения реального технического состояния материала от нормативного.

Рассмотрены некоторые результаты нелинейной акустики под практическим углом зрения - можно ли использовать акустические эффекты, обусловленные нелинейностью среды, для определения технического состояния материалов и конструкций. Различают геометрическую, физическую и структурную нелинейность. Первая связана с присутствием в уравнениях движения нелинейных членов, вторая - с нелинейностью сил межмолекулярного взаимодействия. Сила отталкивания при сближении атомов нарастает быстрее, чем сила притяжения при увеличении расстояния между ними (то есть сжать уже сжатый материал труднее, чем растянуть уже растянутый). В этом случае справедлив нелинейный закон Гука. Структурная нелинейность проявляется в материале с дефектами и определяется надмолекулярной структурой материала (дислокациями, остаточными внутренними напряжениями, микротрещинами и т.д.). В то же время от наличия микротрещин, микропор, скоплений дислокаций и других «зародышей» процесса разрушения зависит прочность твердых тел, что во многом определяет техническое состояние материала. При небольших концентрациях зародышей, малых по сравнению с длиной волны, линейные акустические характеристики (затухание и скорость звука) обычно

со

Рис. 9. Отклонение экспериментально измеренной зависимости Д^(га)",стр от линейного закона

А <р(а>)

малочувствительны к дефектам структуры. Напротив, нелинейность структурно- неоднородных материалов может намного (на два — гри порядка) превышать их обычную молекулярную нелинейность Поэтому для оценки технического состояния материалов, для неразрушающего контроля наиболее важна структурная нелинейность.

Идею использования нелинейных методов в акустической диагностике выдвигали О В Руденко, С И Солуян. Нелинейность среды приводит к зависимости фазовой скорости от деформации. Различные фазы волны распространяются с разными скоростями, вследствие чего форма волны по мере распространения изменяется Искажение формы волны приводит к изменению ее спектра. Спектр волны обогащается гармониками, то есть нелинейность приводит к генерации гармоник в твердом теле. Акустические измерения нелинейных модулей (параметр квадратичной нелинейности может быть измерен по амплитуде второй гармонике, а кубической - по амплитуде третьей гармоники или эффектам самовоздейсгвия) дали возможность оценить пределы прочности, которые совпала с результатами независимых статических испытаний

Физические механизмы, приводящие к большим нелинейностям из-за дефектов структуры, имеют разную природу. Причиной может служить микротрещина, толщина которой меньше или порядка амплитуды смещения в акустической волне, контакт между фрагментами структуры, меняющий свою площадь в зависимости от того, сжимается среда либо растягивается, несплошность с малым радиусом кривизны, которая при деформации среды является концентратором напряжений; наличие в структуре материала компонент с резко контрастирующими упругими свойствами и др. При усталостных повреждениях увеличение нелинейности связано с прогрессирующим рождением дефектов. Таким образом, рост концентрации структурных неоднород-ностей обуславливает возрастание нелинейности и снижение прочности материала.

Существуют различные модели, описывающие нелинейность структурно-неоднородных сред Модели возникновения нелинейности в пористой среде исследовались в работах Л А Островского, модели гистерезисного типа изучались в работах В Е Назарова, модель разномодульных сред использовалась в работах В И Ерофеева, обобщенная модель упругой нелинейности среды с микронеоднородной структурой описывается в работах В Ю Зайцева

В нашу задачу не входит детальное изучение ответственных за нелинейные эффекты микромеханизмов Нередко эти механизмы не вполне ясны

Наша задача - попытаться выяснить, можно ли применить акустического зондирования для оценки технического состояния структурно-неоднородных материалов на основе эффектов, обусловленных структурной нелинейностью среды.

Рассматривается аппаратная реализация нелинейных акустических методов определения технического состояния конструкционных материалов как при зондировании материала импульсами волн, так и при зондировании непрерывным монохроматическим излучением. Воздействие квадратичной нелинейности системы на зондирующий синусоидальный сигнал выражается в том, что в выходном сигнале появляется составляющая на двойной частоте или вторая гармоника. Эффективность генерации этой гармоники определяется нелинейным параметром, учитывающим вклад различных механизмов нелинейности.

Экспериментальное наблюдение за возникновением гармоник можно осуществить, например, на установке, которая приведена на рис.10, состоящей из высокостабильного генератора, набора преобразователей и селективного вольтметра.

Рис. 10. Установка по измерению второй гармоники в зондирующем сигнале

Исследовано влияние технического состояния материалов на распространение в них волновых импульсов. Техническая задача метода акустического зондирования материалов с поврежденностью состоит в том, чтобы от измерения времени прихода эхо-импульса от дефекта при классической дефектоскопии перейти к измерению параметров импульса: несущей частоты;

сдвига частоты; скорости распространения импульса, фазового набега частотных составляющих импульса, амплитуды гармонических составляющих импульса и т.д.

Процедура получения информации о внутреннем строении материала состоит в зондировании исследуемого материала волнами и прецизионном измерении информативных акустических характеристик. Экспериментальные исследования и техника прецизионных измерений акустических параметров базируется на аппаратно-программных комплексах типа портативной спектрально-акустической системы «АСТРОН».

Существующие ультразвуковые методы не позволяют обнаружить дефект на стадии его зарождения, и учитывая то, что измерение времени с точки зрения метрологии и помехозащищенности предпочтительнее, чем измерение амплитуды, были проведены экспериментальные исследования связи скорости звука с наличием в материале микротрещин, для чего измерялось время распространения звука на заданном расстоянии. В качестве объекта исследования использовался контрольный образец, изготовленный в ЦНИИТМАШ из стали 20X13 и прошедший метрологическую поверку. В образце имелись отдельно расположенные микротрещинами шириной раскрытия 1 0 от 3 до 14 мкм, глубиной 300 мкм и длиной 10-15 мм. На рис. 11 приведены полученные в ходе экспериментов данные о времени пробега импульсом волн фиксированного расстояния в зависимости от наличия на пути распространения импульса одиночной трещины с различной шириной раскрытия. Чувствительность измерения размера трещины составила 6 нс/мкм, предел чувствительности в данной технической реализации составил около 1 мкм.

Дт, не 100

чувствительность 6 НС / мкм

50 у ' у

2( ♦ * *

0 .X 5 10 15 10, мкм

Рис. 11. Зависимость времени распространения упругого импульса от ширины раскрытия микротрещины находящееся на пути распространения волны.

Экспериментальные данные показывают, что время задержки импульса упругих волн линейно связно с шириной раскрытия микротрещины. Следовательно, с помощью ультразвука и прецизионного измерителя временных интервалов можно обнаружить дефект на стадии его зарождения. Нередко возникают ситуации, когда сцепление двух поверхностей в месте контакта нарушается в отдельных, распределенных по поверхности точках площадью менее 0,01 см2 или, иначе имеют место микрорасслоения. Наличие таких нарушений сплошности материала снижает запас прочности контакта, а следовательно, надежность и долговечность контакта и работоспособность изделия в целом.

Для решения этой проблемы предложена модель микронарушений сцепления слоев в материале, в рамках которой рассмотрена временная диаграмма хода ультразвукового луча в двухслойном соединении и получены выражения для четырех сигналов на основе которых разработана методика контроля микрорасслоений. На рис. 12 показана выведенная зависимость между отношением амплитуд переотраженных импульсов N. измеренным в дБ, и площадью микрорасслоений в контакте.

Площадь микрорасслоений в % к площади сечения зондирующего пучка волн Рис. 12. Тарировочная кривая

Значение N есть величина, характеризующая состояние контакта. Эта величина технически доступна для измерения промышленным дефектоскопом, значение N не зависит от силы прижатия преобразователя, состояния акустического контакта и других факторов, что обеспечивает помехозащищенность методики и стабильность показаний при контроле микрорасслоений. Прове-

денные эксперименты на баббитовых вкладышах толщиной 10 мм (Сталь 10-баббит Б83) подтвердили работоспособность предлагаемой методики.

Экспериментальные исследования технического состояния материалов с помощью непрерывного излучения волн заключаются в наблюдении за уровнем генерации второй гармоники зондирующей волны, который рассматривается как диагностический признак поврежденности. Характерное для материалов с микронарушениями структуры явление разномодульности (скачкообразное изменение модулей упругости при переходе от растяжения к сжатию) можно использовать для оценки состояния материала. Поврежденность привносит качественно новый эффект, заключающийся в том, что у сдвиговых колебаний появляется квадратичная нелинейность, что приводит к генерации второй гармоники, «запрещенной» уравнениями теории упругости. Зная амплитуду второй гармоники и характерное расстояние, на котором она возбуждается, можно оценить параметр поврежденности материала у/ц. Сопоставляя результаты эксперимента с построенной математической моделью, находим зависимость параметра поврежденности материала от пластической деформации, рис. 13.

га

-о

а б я 8 5

о и, я о, я

я я

о к

Я в о

" о о.

о со о

5'Й а

ь м «и

Я о Ч

я р

§ §

" с

я 2

м Я Я

Я -

о л

2 5 В- 3

03 О

и вэ

-> Л2 = 0,88

О

ЧсР^

0,1 0,2 0,3

уровень пластических деформаций

Рис.13. Зависимость параметра поврежденности материала от пластической деформации

Согласно этой зависимости, для оценки состояния структуры поврежденного материала следует использовать в качестве диагностического признака уровень генерации второй гармоники сдвиговой волны.

Исходя из положений о структурной нелинейности, было сделано предположение: ухудшение структуры чугуна приводит к увеличению нелинейности материала, что, в свою очередь, можно обнаружить по генерации второй

гармоники. На рис. 14 представлена полученная зависимость скорости звука от уровня второй гармоники продольной волны на частоте 2 МГц. В силу найденной линейной зависимости можно утверждать, что в качестве диагностического признака качества чугуна можно использовать как значение скорости звука, так и уровень генерации второй гармоники. Очевидное преимущество второго способа состоит в том, что при измерении уровня генерации второй гармоники нет необходимости измерять базу, на которой распространяется ультразвук.

В конце главы приведены примеры реализации на практике волновых методов: контроль качества газотермических покрытий; методика оценки фактического ресурса турбинных лопаток.

Значение

скорости

распространения

продольной

зондирующей

волны [ м/с]

' 1 I » I I I ' э

56 58 60 62 64 66 68 70 N5 ДБ

Рис. 14. Связь между значением скорости продольной непрерывной монохроматической упругой волны в чугуне с различной структурой и значением N - отношение уровня основной гармоники зондирующей волны на частоте 4 МГц к уровню второй гармоники на частоте 8 МГц (измерения проводились в полосе частот 9 кГц селективным вольтметром ЭМ\/-11)

В пятой главе исследуются физико-механические свойства материалов со сложной структурой методами акустического зондирования. В начале главы рассмотрены возможности ультразвукового неразрушающего контроля для исследования свойств материалов.

Для проведения исследований специфических свойств материалов, обусловленных структурой среды, предложено использовать специально созданные модельные среды с микроструктурой, максимально учитывающие допущения и ограничения, принятые при разработке математической модели динамики таких сред.

Разработана технология изготовления гранулированной среды, которая позволила создавать образцы из этого материала разной длины. Структура материала представляет собой гранулы вольфрама круглой формы диаметром от 0,02 до 0,2 мм в матрице из эпоксидного компауда. Экспериментальное исследование волн деформации в гранулированной среде проводились на установке, реализующей метод Кольского и разработанной в НИИ механики Нижегородского госуниверситета (НИИМ ННГУ) А.М.Браговым и А.К.Ломуновым. В классическом варианте метода Кольского используются короткие образцы длиной меньше диаметра. В них реализуется однородное напряженно-деформированное состояние. В проводимых автором экспериментах использовались длинные образцы, в которых напряженно-деформированное состояние не является однородным, а представляет собой наложение бегущих волн деформации.

/

о г * б в ю

Рис. 15. Отклик эталонною образца из алюминиевого сплава

€ Г Г Г \

0 £1 /

\ ! Ч/

т

50 ткэ

10

Рис.16. Отклик образца длиной 75 мм из материала с микроструктурой.

Такое отступление от метода Кольского допущено осознанно, так как целью исследования является измерение кинематических и динамических характеристик волнового процесса в образце, а не выявление квазистатической зависимости между напряжением и деформацией в материале Типичные осциллограммы отклика образца на динамическое воздействие показаны на рис 15,16. Различия в откликах состоят не только поглощении сигнала, связанного различной диссипацией энергии колебаний в материале, но и в появлении на осциллограмме новых дополнительных колебаний. Этот эффект обусловлен существованием в среде с внутренней структурой новых типов колебаний, предсказываемых теорией микрополярной среды, где могут существовать волны микровращений Дисперсия волн в модельной гранулированной среде может быть описана уравнениями моментной теории упругости

д2и, . д2и, д2и, . д2ик ,

дг дх,дх: ихкохк 8к ах1дхк

где и,- компоненты вектора смещений, р- плотность металла, М,и -константы, характеризующие микроструктуру материала Частота а и волновое число к плоской продольной волны, согласно вышеприведенному уравнению, связаны соотношением.

а = С/к.^1 + АШ2БЩпШк2с1 /с,2 (9)

Из дисперсионного уравнения видно, что в рамках предложенной модели описания процесса распространения упругих волн в средах с микроструктурой по экспериментальным данным можно вычислить неизвестную величину М, являющуюся некой интегральной размерной характеристикой пространственной структуры. Для этого необходимо произвести два измерения скорости на разных частотах. Для материала, представляющего собой физическую модель гранулированной среды, по результатам акустического зондирования вычислен структурный параметр М, равный 4,5 10"4 м, являющийся размерной характеристикой пространственной структуры

Исследования зон структурной неоднородности чугуна методами акустического зондирования проводились с использованием стандартной дефектоскопической аппаратуры. По результатам металлографии были определены в отливке из чугуна три зоны с разной степенью структурной неоднородности Зона №1 по акустическим свойствам признана самой некачественной, так как на базе 40 мм не наблюдался донный сигнал, ультразвуковые волны полностью затухали в такой структуре Микроструктура поверхности образца, вырезанного из этой зоны, представленная на рис 17, неравномерная. В переходной зоне №2 скорость упругой волны меньше нормальной, а затухание пре-

вышает значения, при которых можно использовать процедуру стандартной дефектоскопии материала. Затухание ультразвука на частоте 4 МГц (преобразователь МВ4Б КгаЩкгатег) составило 2,8 и более дБ/см, при этом скорость звука составила величину 5100 + 60 м/с. Нормальные акустические свойства наблюдались в зоне №3. Затухание составило величину 0,7-1,4 дБ/см при скорости звука 5420 м/с. Результаты проведенных исследований с очевидностью показывают эффективность акустического метода контроля за структурой, а следовательно за качеством чугуна. Перспективность применения предлагаемого метода на производстве обусловлена тем, что контроль происходит на изделии без его разрушения; результаты контроля определяют пространственную область нарушения акустических свойств литья, что по образцам сделать невозможно; по значению затухания и скорости волны делается однозначный вывод о характере структуры чугуна в этой области и степени отклонения структуры от норм и, наконец, контроль свойств чугуна осуществляется стандартным дефектоскопом.

Рис. 17. Микроструктура образца из чугуна в зоне №1

Исследуемые в работе углеродо-карбидокремниевые композиты, благодаря технологии их создания, обладают сложной внутренней конструкцией, уникальными механическими и физическими свойствами. Справочные данные об акустических характеристиках материала такого типа не известны и, по-видимому, впервые исследовались в настоящей работе. Оценка акустических свойств исследуемого композита проводилась по данным эксперимента, в котором фиксировались основные параметры, характеризующие процесс распространения импульса в среде: амплитуда и время прихода эхо-импульса.

Для разработки принципа диагностики исследовались образцы материала типа SILCAR разного качества Были измерены скорости продольной и сдвиговой волн. Данные приведены в таблице 3.

Таблица 3

Параметры SILCAR Частота, МГц Е, ГПа Коэффициент Пуассона Плотность, кг/м3

1 2 4

Образец №1

Скорость волн, м/с 11200 11200 11290 354 0,18 3000

Образец №2

Скорость волн, м/с 6330 6470 6430 144 0,14 3720

Хотя внутренних несплошностей в обоих образцах не обнаружено, контроль качества изготовления материала SELCAR по результатам акустических измерений оказался возможен Проведены измерения спектрального состава импульса механических ультразвуковых колебаний, прошедших известное расстояние в силицированном графите. Выяснилось, что частотный состав прошедшего среду импульса существенно зависит от качества среды Значение центральной частоты импульса, зондирующего качественный SILCAR, отличалось на 10% от значения центральной частоты импульса, зондирующего SILCAR, структура которого не соответствовала необходимым требованиям

Таким образом, некачественное изготовление композита SILCAR приводит изменению скорости распространения импульса ультразвуковой волны в среде, к сдвигу частоты в импульсе, что полностью согласуется с выводами теории упругости микронеоднородных сред Практический интерес вызывает возможность оценки параметров кристаллической структуры по частотно-зависимому затуханию (рис 18).

Поиск диагностического признака базировался на результатах анализа особенностей затухания волн в некристаллическом (оргстекло), поликристаллическом (сталь) и испытуемом материалах Ход кривой частотно-зависимого затухания однозначно указывал на структурные особенности внутренней конструкции материала Из представленных графиков видно, что внутреннее строение силицированного графита ближе к поликристаллической структуре Микротрещины размерами менее 1 мкм стандартными методами не могут быть обнаружены, хотя наличие таких микротрещин оказывает определяющее влияние на прочность материал

1

0,5 0

Рис.18. Частотно-зависимое затухание в разных материалах

В этой ситуации ультразвуковые волны, возможно, единственный удобный инструмент экспресс-контроля состояния материала, позволяющего оценить фактический ресурс изделия.

Ультразвуковая волна, в отличие от других "датчиков", обладает свойством интегрировать, накапливать эффект по мере распространения в поврежденном материале. Это свойство уникально в ситуациях, когда материал имеет не одиночные повреждения, а множество рассеянных микроповреждений (микротрещин, микрорасслоений). Такие микронарушения стандартными методами дефектоскопии обнаружить не удается.

Проверка этой идеи проведена на турбинных лопатках, выработавших свой нормативный ресурс. По схеме, показанной на рис. 19, были измерены значения скорости продольных и поверхностных волн по всей поверхности лопатки, а также параметр дисперсии по предложенной мегодике (рис.8). Несмотря на отсутствие точной в количественном отношении теории распространения волн в реальных поврежденных материалах, а следовательно соответствующих функциональных связей параметров волны со структурными изменениями, удалось обнаружить как минимум два параметра акустических волн, пригодных для текущего ультразвукового экспресс-контроля состояния материала и оценки фактической наработки эксплуатируемых изделий - это характер дисперсии продольной волны и значение скорости волн Рэлея в ма-

0 2 4 6 8 10 12

Частота, МГц

Затухание, дБ/мм

2,5

териале изделия, причем первый параметр-дисперсионный-более чувствителен к техническому состояния материала, чем второй-скорость поверхностной волны.

«Излучатель -приемник»

поверхностных волн с фиксированной базой

Измерительно-вычислительная система «АСТРОН»

Условный вид сечения лопатки

\ Схема прозвучивания лопатки турбины

Рис. 19. Схема установки для проведения акустического зондирования турбинной лопатки

В конце главы приведены примеры реализации на практике волновых методов: контроль качества чугуна с шаровидным графитом; методика исследования закономерностей распространения волн в одномерных упругих системах; ультразвуковой фазовый метод измерения расхода газа в трубопроводе.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Дано экспериментальное обоснование модуляционного метода измерений низкочастотных полей деформаций в изотропном твердом теле с помощью плоских, цилиндрических, сферических волн и квазиплоских пучков в натурных условиях в натурных условиях.

2. Разработаны методики оценки интегральных характеристик деформаций в элементах машин и конструкций при динамических и импульсных нагружени-ях, базирующихся на реконструкции поля деформации по данным акустического зондирования.

3.Теоретически и экспериментально обоснован метод измерения распределения внутренних динамических деформаций в поперечном сечении волновод-ных элементов машин и конструкций.

4 Проведено обоснование технических требований и метрологических характеристик модуляционного метода измерения динамических и импульсных деформаций в элементах машин.

5 Экспериментально обоснована возможность использования дисперсионных и нелинейных характеристик акустических волн в качестве диагностического признака технического состояния материала

6 Разработаны и внедрены инженерные методики контроля технического состояния конструкционных материалов методами акустического зондирования

Основные публикации по теме диссертации:

1.Леушин И О., Родюшкин В.М, Калистов С.В Оценка однородности структуры чугуна методом акустического зондирования // Заготовительное производство в машиностроении 2007. №7 С.37-39.

2.Ерофеев В И., Мишакин В В, Родюшкин В.М, Шарабанова A.B. Генерация сдвиговых волн удвоенной частоты в материалах, по-разному сопротивляющихся растяжению и сжатию // Дефектоскопия. 2006 № 4 С. 28-36.

3.Березин Е.К., Родюшкин В.М. Методы ультразвукового контроля качества материалов со сложной структурой // Упрочняющие технологии и покрытия. 2006 №5(17) С 32-39

4Потапов АИ, Родюшкин В.М. Экспериментальное исследование волн деформаций в материалах с микроструктурой // Акустический журнал 2001. Т 47, №3. С 407-412

5 Иляхинский А В, Родюшкин В M Ультразвуковая методика контроля прочности соединения слоев биметалических вкладышей // Дефектоскопия 2000 №10 С 63-66

6 Родюшкин В.М. Об ультразвуковом методе обнаружения микротрещин // Дефектоскопия 1999 №8 С. 54-57

7.Бугайский В В , Родюшкин В M Вибрационный контроль качества изготовления машин // Надежность. Контроль качества 1998 №11. С 12.

8 .Родюшкин В M Измерение параметров высокоскоростного движения тел по. упругим направляющим//Измерительная техника 1999. №6 С 44-46.

9 Rodyushkin V M. Elastic wave «iteration as priciple of vibration measurement // Ultrasonic 1995 Vol 33, No.6. P. 437-439

10 Родюшкин BM, Шишкин В И Быстродействующая измерительно-вычислительная система балансировки роторов в промышленности // Измерительная техника. 1995 №6 С 29-31

11 RodyushkinV M The experimental estimation of the micro structure of granular composite material // Mecamque Industrielle et Matenaux 1995 V.48. №5 P.

208-209

12 РодЮшкин В М Ультразвуковые преобразователи, основанные на взаимодействии упругих волн//Метрология. 1993 №7 С 36-41

13.Родюшкйн В М Методика измерения диаграммы направленности контактных ультразвуковых преобразователей поляризационно-оптическим методом // Дефектоскопия 1992 №4 С 73-75.

14.Ерофеев В И., Родюшкин В М Наблюдение дисперсии упругих волн в зернистом композите и математическая модель для ее* описания // Акустический журнал 1992. Т.38, №6 С 1116-1117.

15.Родюшкин В М. Экспериментальное наблюдение импульсных деформаций с помощью упругой высокочастотной волны // Акустический журнал 1992. №4. С, 775-777.

16 Erofeyev VI, Rodyushkin V М. Nonresonance Interaction of Waves m Nonli-nearly Media// Acoustics Letters England. 1991. V 14, No.10., P 200-205 17.Лебедев В.П.Г Родюшкин В М Метод экспериментальной оценки неоднородности поля внутренних напряжений в элементах машин с помощью ультразвука // ПМТФ 1990. №4. С 153-156

18 Гордеев Б А, Родюшкин В М. Измерение колебательного смещения ультразвуковым методом//Метрология. 1990 №1 С 54-59.

19 Малюков О.В., Родюшкин В М Применение ультразвукового измерителя динамических сил//Измерительная техника 1990 №3 С 32-33

20.Мапюков О В, Родюшкин В М Применение ультразвука для измерения динамических сил//Машиноведение 1988. №2 С 98-100.

21. А С.№1486788 (СССР) Ультразвуковой фазовый вибропреобразователь / Б.А Гордеев, В М Родюшкин - № 4213893, заявлено 23 03 87,

опубл. 15.06.89 Бюл №22 -6с

22 А С.№1672349 (СССР) Способ определения коэффициента отражения упругих волн от неоднородности в волноводе / В И Ерофеев, В М Родюшкин -№4653255,заявлено31 10 88,опубл 23 04 91 Бюл№31 -4 с

23 MP 609-09-85.Методические рекомендации Техническая диагностика Оценка характеристик пространственного распределения динамических упругих напряжений в элементах машин акустическим методом / Горький Гф ВНИИНМАШ; подгот В П Лебедевым, В М Родюшкиным, Л. А Усольцевой 1986. С.34.

Оглавление диссертации

ВВЕДЕНИЕ

1 Обзор методов акустического зондирования в экспериментальной механике

1 1 Исследование состояния материалов и диагностика элементов конструкций 1 2 Высокочастотная активная диагностика и методы акустического зондирования

1 3 Волновые процессы при наличии границ

2 Теоретическое и экспериментальное обоснование модуляционного метода исследования напряженно-деформированного состояния материалов и элементов машин

2 1 Основные положения нелинейной теории упругости 2 2 Приближение заданного поля

2 3 Уравнения амплитудной и фазовой модуляции параметров зондирующей волны 2 4 Влияние натурных условий среды на эффекты модуляции 2 5 Техническая реализация модуляционного метода измерений 2 6 Метрологическое обеспечение модуляционного метода измерения полей деформаций

2 7 Практическое применение модуляционного метода

3 Исследования динамического напряженно-деформированного состояния элементов машин и конструкций

3 1 Реконструкция пространственной структуры поля деформаций в элементах машин и конструкций по данным акустического зондирования

3 2 Стержень, балка, находящиеся под циклической нагрузкой 3 3 Экспериментальные исследования динамических сил, действующих на опоры 3 4 Волноводы Пространственная неоднородность динамических деформаций по сече нию

3 5 Удар по полупространству 3 б Упругие направляющие с движущейся нагрузкой

3 7 Практическая акустическая тензометрия

4 Акустические методы определения технического состояния конструкционных материалов

4 1 Методические основы дисперсионных и нелинейных акустических методов определения технического состояния материала

4 2 Экспериментальная база и техника измерений акустических параметров 4 3 Исследования технического состояния материала с помощью волновых импульсов 4 4 Исследования технического состояния материалов с помощью непрерывного излучения волн

4 5 Практические методики диагностики с использование акустического зондирования

5 Исследования физико-механических свойств материала со сложной структурой

5 1 Возможности ультразвукового неразрушающего контроля для исследования свойств материалов

5 2 Модельные среды с микроструктурой

5 3 Исследования физико-механических свойств конструкционных материалов 5 4 Пример реализации на практике волновых методов диагностики ЗАКЛЮЧЕНИЕ ЛИТЕРАТУРА ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение.

1 ОБЗОР МЕТОДОВ АКУСТИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ МЕХАНИКЕ.

1.1 Исследование состояния материалов и диагностика элементов конструкций.

1.1.1 Пассивная диагностика.

1.1.2 Активная диагностика.

1.2 Высокочастотная активная диагностика и методы акустического зондирования.

1.2.1 Исследования напряженно-деформированного состояния . элементов машин и конструкций с помощью волн при различных видах нагружения.

1.2.2 Обзор экспериментальных исследований параметрического взаимодействия.

1.2.3 Акустические исследования сред с нелинейностью.

1.2.4 Волновые методы измерения материальных констант.

Измерение констант упругости второго порядка.

Измерение констант упругости третьего порядка.

1.2.5 Изучение структурного состояния среды методами акустического зондирования.

1.3 Волновые процессы при наличии границ.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ МОДУЛЯЦИОННОГО МЕТОДА ИССЛЕДОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ МАТЕРИАЛОВ И ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН.

2.1 Основные положения нелинейной теории упругости.

2.2 Приближение заданного поля.

2.3 Уравнения амплитудной и фазовой модуляции параметров зондирующей волны.

2.3.1 Продольная волна с плоским фронтом.

2.3.2 Продольная волна с цилиндрическим и сферическим фронтами.

2.3.3 Квазиплоский пучок волн.

Оценка влияния неоднородности пучка на его модуляцию.

2.4 Влияние натурных условий среды на эффекты модуляции.

2.4.1 Вязкоупругая среда.

2.4.2 Среда с наследственностью.

2.4.3 Среда с микроструктурой.

2.5 Техническая реализация модуляционного метода измерений.

2.5.1 Обоснование технических требований к средствам измерений.

Формирование зондирующей ультразвуковой волны.

Демодуляция амплитудно-фазомодулированного сигнала.

2.5.2 Аппаратурное обеспечение модуляционного метода измерения.

Электромеханическое преобразование.

Генератор.

Демодулятор.

2.6 Метрологическое обеспечение модуляционного метода измерения полей деформаций.

2.6.1 Разработка метода и средства измерения, позволяющего достигнуть необходимой точности.

Прибор «Высокочастотный преобразователь для контроля динамического напряженного состояния».

2.6.2 Обеспечение необходимой точности средств измерений.

Калибровочный образец поля внутренних динамических деформаций.

2.6.3 Анализ погрешностей и обработка результатов измерений.

2.7 Практическое применение модуляционного метода.

2.7.1 Измерение амплитуды смещения вибрирующей поверхности.

2.7.2 Определение диаграммы направленности ультразвуковых контактных преобразователей в твердом теле.

2.8 Выводы.

3 ИССЛЕДОВАНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО НАПРЯЖЕННО- ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МАШИН И КОНСТРУКЦИЙ.

3.1 Реконструкция пространственной структуры поля деформаций в элементах машин и конструкций по данным акустического зондирования.

3.2 Стержень, балка, находящиеся под циклической нагрузкой.

3.3 Экспериментальные исследования динамических сил, действующих на опоры.

3.3.1 Оценка вертикальной составляющей динамического воздействия.

3.3.2 Оценка вектора динамической силы.

3.4 Волноводы. Пространственная неоднородность динамических деформаций по сечению.

3.5 Удар по упругому полупространству.

3.6 Упругие направляющие с движущейся нагрузкой.

3.7 Практическая акустическая тензометрия.

3.7.1 Контроль напряжений в заготовках крупногабаритных деталей (шатуны дизеля).

3.7.2 Контроль интегральных характеристик внутренних динамических деформаций в элементах машин.

3.8 Выводы.

4 АКУСТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ КОНСТРУКЦИОННЫХ

МАТЕРИАЛОВ.

4.1 Методические основы дисперсионных и нелинейных акустических методов определения технического состояния материала.

4.1.1.Скорость и дисперсия волн.

4.1.2. Нелинейность.

Модель нелинейности в пористой среде.

Модель гистерезисного типа.

Модель разномодулъности.

Обобщенная модель упругой нелинейности среды с микронеоднородной структурой.

4.1.3. Поврежденность материала и акустический способ определения поврежденности.

4.2. Экспериментальная база и техника измерений акустических параметров.

4.2.1.Измерение скоростей волн.

4.2.2.Методика измерения дисперсии волн в средах со сложной структурой.

4.2.3. Техническая реализация нелинейных акустических методов определения технического состояния конструкционных материалов.

4.3 Исследования технического состояния материала с помощью волновых импульсов.

4.3.1 Влияние микроповрежденности на скорость волн.

Обзор проблемы.

4.3.2 Влияние микрорасслоений на прохождение импульса волн в материале.

4.4 Исследования технического состояния материалов с помощью непрерывного излучения волн.

4.4.1.Зависимость уровня второй гармоники сдвиговой волны от величины пластических деформаций.

4.4.2. Уровень второй гармоники в продольной зондирующей волне как показатель качества чугуна.

4.4.3 Влияние структуры материала на собственный шум упругих сред.

4.5 Практические методики диагностики с использованием акустического зондирования.

4.5.1 Контроль качества газотермических покрытий.

4.5.2 Методика оценки фактического ресурса турбинных лопаток.

4.5 Выводы.

5 ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА СО СЛОЖНОЙ СТРУКТУРОЙ.

5.1 Возможности методов ультразвукового неразрушающего контроля для исследования свойств материалов. Обзор.

5.2 Модельные среды с микроструктурой.

5.2.1 Экспериментальное исследование волн деформации в гранулированных средах.

5.2.2 Методика оценки структурного параметра материала по измерению дисперсии волн.

5.3 Исследования физико-механических свойств конструкционных материалов.

5.3.1 Чугун.

Преимущества акустического метода контроля за структурой чугуна.

Определение структурной неоднородности чугуна по величине затухания ультразвука.

Определение структурной неоднородности чугуна по величине дисперсии значения затухания ультразвука.

5.3.2 Углеродо - карбидокремниевые композиты.

Применение частотно-зависимого затухания для идентификации структуры материала.

5.3.3 Оценка технического состояния материала турбинных лопаток.

5.4 Пример реализации на практике волновых методов диагностики.

5.4.1 Контроль качества чугуна с шаровидным графитом.

5.4.2 Методика исследования закономерностей распространения волн в одномерных упругих системах.

5.4.3 Ультразвуковой фазовый метод измерения расхода газа в трубопроводе.

5.5 Выводы.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. При нынешнем состоянии российской промышленности, когда более 50% основного оборудования выработало свой ресурс, вопросы промышленной безопасности требуют незамедлительного решения. Промышленная безопасность определяется как состояние защищенности жизненно важных интересов личности и общества от аварий, то есть от разрушений сооружений или технических устройств. Одним из основных мероприятий в этом направлении является достоверная и своевременно проводимая экспертиза промышленной безопасности технических устройств, которая предусматривает определение технического состояния конструкционных материалов с помощью неразрушающего контроля.

Экспертиза промышленной безопасности технических устройств опасных производственных объектов, находящихся в эксплуатации. Неразрушающий контроль сосуда, работающего под давлением и магистрального газопровода.

Рабочее давление 7,5 МПа.

Применяемые сегодня стандартные методы неразрушающего контроля (ультразвуковой, магнитопорошковый, радиографический, вихретоковый, капиллярный, акустико-эмиссионный и др.) фиксируют существующие в материале поражения: трещиноподобные несплошности, несплавления, поры, язвы, свищи, определяют их местоположение и размеры. Вышеназванные методы неразрушающего контроля в силу своих технических возможностей не фиксируют зарождающиеся дефекты, повреждения материала незначительные по своим размерам на момент проведения экспертизы. Эти повреждения, хотя и не превышают регламентированных допустимых норм, имеют тенденцию к развитию и поэтому наиболее опасны. С момента начала эксплуатации объекта и появления нагружения в конструкционном материале происходит накопление стабильных повреждений, которые, в конце концов, приводят к зарождению дефектов и разрушению материала. Как выявить реальное техническое состояния материала, определить его преддефектное состояние, а следовательно, достоверно оценить степень безопасности при эксплуатации объекта?

Этот вопрос решают двумя путями. Первый - это непрерывный мониторинг, цель которого зафиксировать момент, когда растущий дефект превысит разрешенный норматив. Используя современные технологии, такой мониторинг можно осуществить, однако в этом случае датчики должны быть установлены на объекте во время его изготовления, например, на трубопроводе еще до его укладки в грунт. Второй путь - сочетать опыт эксплуатации с ранней диагностикой будущих повреждений, что означает выявление областей зарождения дефектов, не выявляемых традиционными средствами неразрушающего контроля; выявление тех мест, где на момент обследования дефектов нет, но они непременно появятся в ближайшем будущем и приведут в внезапным повреждениям оборудования.

Традиционные методы и средства диагностики по своему назначению не могут предотвратить внезапные повреждения оборудования - основные причины аварий и источники травматизма обслуживающего персонала. По данным США, эффективность таких традиционных технологий контроля за дефектами не превышает 4%. Поэтому для создания условий безопасной эксплуатации технических устройств необходимы технологии контроля преддефектного состояния материала или сверхранней диагностики. Неообходимы технологии поиска условий, предрасполагающих к накоплению микроповреждений в материале, приводящих к появлению и развитию дефектов и, как следствие,-к разрушению материала и авариям. В диссертации разрабатываются технологии поиска и обнаружения преддефектного состояния материала на основе акустических эффектов, возникающих задолго до появления дефекта, несовместимого с режимом эксплуатации. Эти технологии востребованы, что определяет практическую значимость диссертационной работы и актуальность выбранной темы. Основными условиями, наличие которых в материале конструкции провоцирует возникновение повреждений и приводит к зарождению дефектов, являются: уровень напряжений в материале, на фоне которых процессы коррозии, усталости и ползучести развиваются наиболее интенсивно; структурное состояние материала, особенно тех зон, где происходит наиболее интенсивная структурная деградация металла, микроповрежденность материала - наличие микротрещин. Наблюдение за этими составляющими - гарантия объективной оценки технического состояния опасных производственных объектов, находящихся в эксплуатации.

Сегодня контроль процессов возникновения и развития дефекта осуществляется пассивными и активными методами. К пассивным методам, основанным на измерении собственных физических полей конструкций, относятся: метод акустической эмиссии (АЭ), позволяющий по сигналам акустической эмиссии определять области повышенной скорости накопления повреждений; метод магнитной памяти металла (МПМ), в котором поиск зон концентрации напряжений производится по собственным магнитным полям рассеяния. Пассивная диагностика твердой среды связана с проблемой сверхчувствительных измерений, с необходимостью идентификации источника собственного шума и обнаружения причины его возникновения. К активным методам относятся: метод коэрцитивной силы; метод магнитной анизотропии; методы, использующие эффект Баркгаузена. К ним же относятся методы акустического зондирования.

Уникальность методов акустического зондирования состоит в том, что внутреннее пространство практически всех конструкционных материалов доступно для "видения" волнами механической природы. Механические колебания распространяются в твердой среде на большие расстояния, не вносят искажения в происходящие в материале процессы и в то же время несут информацию о состоянии исследуемого объекта.

Эти свойства имеют определяющее значение в задачах оценки состояния материалов и диагностики элементов машин, так как позволяют в большинстве практически важных случаев определять напряженно-деформированное состояние (НДС), исследовать структурные особенности материала и определять зоны зарождения микротрещин.

Известен обширный класс волновых явлений в упругой среде - линейные, параметрические, нелинейные и т.д. [8, 11, 43-45, 63, 73, 92, 103, 126, 152, 167, 173, 209, 220], которые изучались многими исследователями от Рэлея до наших современников. Однако количество известных волновых процессов, используемых в практических акустических измерениях весьма незначительно.

В диссертации осуществлена своего рода "ревизия" фундаментальных волновых явлений для создания новых методов акустического зондирования, пригодных для практического использования при исследовании технического состояния материалов и конструкций, в частности, при экспертизе промышленной безопасности опасных производственных объектов.

Материал, представленный в диссертации, охватывает рассмотренные автором приложения методов акустического зондирования к задачам оценки напряженно-деформированного состояния материалов, элементов конструкций, к задачам контроля за процессами возникновения и развития дефекта, за появлением структурных изменений в материале, к задачам поиска зон зарождения микротрещин.

Акустическое зондирование широко используется для изучения свойств и строения вещества, для выяснения происходящих в них процессов на макро-и микроуровнях. Отечественным ученым принадлежит приоритет в разработке акустических методов контроля материалов. В работах И.М.Лифшица, Г.Д.Пархомовского, Л.Г.Меркулова [137], А.А.Ботаки [30], А.В.Шарко доказана чувствительность основных параметров упругих волн-коэффициентов затухания и скорости звука - к особенностям структуры материала, в том числе к характеристикам системы микротрещин.

Метод акустического зондирования, получивший наибольшее развитие на практике,-это неразрушающий контроль материалов с помощью ультразвуковой дефектоскопии. Принцип дефектоскопии, предложенный в 1928 году профессором Ленинградского электротехнического института С.Я.Соколовым, основан на явлении отражения волны от несплошности в материале. В настоящее время в этом направлении работают И.Н.Ермолов, Н.П.Алешин, В.В.Клюев, В.Г.Щербицкий [2,48,50,67,83,108,119,153,199,202, 219,220,224,236,239] и др. В стадии интенсивного развития находятся методы акустического зондирования, применяемые при контроле напряженно-деформированного состояния материала элементов конструкций.

Контроль статических напряжений основан на влиянии напряженного состояния материала на скорость распространения упругих волн, то есть на эффекте акустоупругости. При этом зондирование материала осуществляется импульсами волн. Вопросами акустоупругости занимаются многие ученые: В.М.Бобренко, А.Н.Гузь, Ф.Г.Махорт, О.И.Гуща, Н.Е.Никитина, А.Л.Углов, В.В.Мишакин [2,67,69,112,156,222] и др. В работах Н.Е.Никитиной исследуется динамическая акустоупругость [159].

При динамическом и импульсном нагружениях принципиально новые возможности открывают модуляционные методы, разработанные В.А.Зверевым, Л.А.Островским, А.И.Потаповым [93-95,167,176]. Методы базируются на нелинейном взаимодействие низкочастотного сигнала (поле деформаций) с высокочастотным вспомогательным сигналом (волна накачки). Это взаимодействие лежит в основе параметрических приемников. Простейший вариант направленного параметрического приемника, иногда его называют приемник Зверева - Калачева, состоит из излучателя высокочастотного поля и приемного преобразователя, выделяющего комбинационные частоты, возбуждаемые при падении низкочастотной волны на область взаимодействия.

Исследования в твердых телах были начаты в 1974 году Б.А.Конюховым, И.Д.Конюховой, Г.М.Шалашовым [112-115,229], продолжены В.П.Лебедевым, В.И.Ерофеевым [82-84,111,127-128,215] и др.

Необходимость дальнейшего изучения взаимодействия низкочастотного поля деформаций со вспомогательным сигналом - упругой высокочастотной волной - применительно к задачам практической оценки напряженно-деформированного состояния эксплуатируемых конструкционных материалов и внедрения её в практику работ по обеспечению промышленной безопасности сооружений и технических устройств определяет актуальность темы диссертации.

Практически любому реальному материалу свойственно наличие пространственной микроструктуры. При акустическом зондировании такого материала проявляются волновые явления, обусловленные наличием в среде структурных фрагментов. Теоретические и экспериментальные исследования этих явлений проводились А.М.Сутиным, В.Е.Назаровым, В.Ю.Зайцевым, А.В.Лебедевым [14,15,17,127,150,214] и др. Результаты этих исследований являются базой для разработки практических методик измерения, контроля и диагностики материалов со сложной структурой. К таким волновым явлениям, рассмотренным в диссертации, относятся дисперсия волн и генерация второй гармоники зондирующего сигнала в структурно-неоднородных стреах.

Изучение волновых явлений в реальных материалах, с одной стороны, и использование существующего на сегодняшний день технического потенциала средств неразрушающего контроля, с другой стороны, позволили создать автору эффективные, работоспособные в условиях производства методики экспресс - контроля состояния материала, основанные на эффектах дисперсии и нелинейности. Потребность в таких методиках на практике, особенно на опасных производственных объектах, определяет высокую практическую значимость реализации результатов диссертации.

Тема диссертации связана с исследованиями Нижегородского филиала Института машиноведения РАН по научному направлению "Волновая динамика машин". Работа выполнялась в соответствии с программой фундаментальных исследований РАН "Повышение надежности систем МАШИНА-ЧЕЛОВЕК-СРЕДА", по теме "Разработка методов и средств измерения, контроля и диагностики на основе эффектов нелинейной акустики" ; планом работ МНТК "Надежность машин", по теме "Создание комплекта приборов для контроля динамического напряженного состояния узлов машин"; планом НИР Нф ИМАШ РАН по темам " Разработка методов акустического зондирования, основанных на нерезонансном параметрическом взаимодействии волн"; " Разработка метода исследования шума упругих сред". Материалы диссертации использовались в работах по договорам с ОАО "ГАЗ", НИИЭФ, ЦНИИ им. Крылова, ОКБМ, ПО " Теплообменник ", Гф ВНИИНМАШ, ОАО "РУМО", ТОО "ТРИБОНИКА", ООО «Тюменьтрансгаз», ООО «Волготрансгаз», ООО «Газнадзор» и др. Они были использованы при разработке нормативно-технического документа "Методические рекомендации. Оценка характеристик пространственного распределения динамических упругих напряжений в элементах машин акустическим методом (МР609-09-85)". Работа была поддержана РФФИ; INTAS; программой Президента РФ для ведущих научных школ.

Материал диссертации изложен в пяти главах.

В главе 1 основным аспектом является оценка значимости направления исследований, представленного в диссертации. Определено научное направление и его место в экспериментальной механике. Показана эффективность использования активной высокочастотной диагностики на примерах по измерению констант упругости твердых сред, по оценке напряженно-деформированного состояния и исследованию динамических явлений в различных элементов машин применительно к практическим задачам.

В главе 2 проведено обоснование модуляционного метода измерения динамических деформаций. Решены задачи о модуляции плоских, цилиндрических, сферических волн, квазиплоских пучков. Показано, что взаимодействие высокочастотных волн с вибрационными полями в элементах машин и конструкций приводит к модуляции фазы волны. Возникает модуляция амплитуды при использовании волн с неплоским фронтом. Выведены соотношения для оценки влияния свойств среды: вязкость, наличие микроструктуры, наследственность на эффект нерезонансного взаимодействия. Обоснованы технические требования, выполнение которых необходимо при применении модуляционного метода оценки НДС элементов машин. Описано аппаратурное и метрологическое обеспечение метода.

Разработан комплекс метрологического обеспечения для калибровки модуляционного метода, созданы поверочные радиотехнические устройства, стандартные образцы калибровочного поля динамических деформаций, прибор «Высокочувствительный преобразователь для контроля динамического напряженного состояния", реализующий модуляционный метод исследования напряженно-деформированного состояния материала и элементов конструкции.

Проведена оценка достоверности разрабатываемого метода, его метрологических характеристик. Приведены требования к поверхности ввода, вывода колебаний, к преобразователю и его размерам, к параметрам нелинейности используемых элементов аппаратуры

В главе 3 разработан алгоритм реконструкции поля деформаций по данным акустического зондирования для различных конструктивных элементов. Разработана методика оценки средней величины деформации в элементе конструкции прямоугольного сечения; разработана методика измерения динамических сил контактного взаимодействия; доказана возможность неразрушающего контроля за внутренним динамическим напряженным состоянием волноводных элементов машин и конструкций; предложен корреляционный параметр для оценки пространственной неоднородности поля внутренних деформаций и доказана его адекватность на примере волноводных упругих элементах; показана возможность контроля за импульсными полями деформаций в упругой среде методами акустического зондирования; с помощью высокочастотных упругих волн измерены параметры высокоскоростного движения импульса деформаций в направляющей. Излагаются практика акустической тензометрии.

В главе 4 обосновывается возможность создания дисперсионных и нелинейных акустических методов определения технического состояния материалов и конструкций. Проведен анализ моделей структурно-неоднородных сред, описывающих нелинейность и дисперсию волн в этих средах. Показана возможность экспериментального наблюдения за нелинейными и дисперсионными эффектами, описана техника акустических измерений. Приведены результаты исследования технического состояния материалов с помощью волновых импульсов.

Показана связь поврежденности со скоростью волн, влияние расслоений в двухслойном материале на прохождение импульса. Приведены результаты исследований технического состояния материалов с помощью непрерывного излучения монохроматической волной. Предложен в качестве диагностического признака поврежденности материала уровень генерации второй гармоники сдвиговой волны. Показано, что с использованием зондирования материала импульсами упругих волн можно обнаружить преддефектное состояние материала, определить зону повышенной поврежденности изделия.

Разработаны малобазовые ультразвуковые датчики для проведения диагностики на криволинейных поверхностях. Показана связь собственного шума материала с его внутренней структурой. Описаны примеры реализации на практике волновых методов диагностики.

В главе 5 исследуются физико-механические свойства материалов со сложной структурой методами акустического зондирования. Получены результаты, представляющие собой практические методики, разработанные на базе фундаментальных волновых явлений, представляющих собой до сих пор сугубо академический, научный интерес. Экспериментально наблюдалось распространение упругого импульса в материале с микроструктурой со скоростью, отличной от скорости продольных волн. Показано, что наличие внутренней структуры в среде приводит к появлению новых типов колебаний, внося в волновые свойства таких сред особенности, не описываемые в рамках классической теории упругости. Измерен структурный параметр модельной гранулированной среды по результатам наблюдения дисперсии продольной волны.

Приведены результаты контроля качества чугуна с помощью ультразвука, в частности по уровню генерации второй гармоники в продольной зондирующей волне. Показано, что методами акустического зондирования можно осуществить контроль за степенью однородности структуры чугуна, что позволяет это сделать непосредственно на изделии, а не по вырезаемым образцам. Исследованы акустические свойства материала, представляющего собой карбидокремниевый композит. Эксперименты выполнены на образцах, содержащих от 50 до 90 % SiC, имеющих различный размер структурных фрагментов. Материал обладает высокой анизотропией и неоднородностью свойств. Получены данные о скорости продольной и поперечной волн на различных частотах для различных типов материала. Рост содержания SiC увеличивает скорость звука. Показана возможность контроля свойств материала путем измерения скорости ультразвуковых волн. Обнаружено, что качество изготовления материала приводит не только к изменению скорости распространения импульса' ультразвуковой волны в среде, но и к сдвигу частоты в импульсе, что согласуется с выводами теории упругости микронеоднородных сред. Прогноз высокой чувствительности акустических параметров к структуре материала подтвердился. По данным о частотно-зависимом затухании ультразвука в материале установлено, что внутреннее строение силицированного графита типа Silcar ближе к поликристаллической структуре. Экспериментально продемонстрирована эффективность методов акустического зондирования для контроля за качеством изготовления изделий и деталей из углеродо-карбидокремниевых композитов. Экспериментально обоснован прогноз высокой чувствительности акустических параметров к поврежденности материала на примере лопаток турбин, бывших в эксплуатации. Предложена методика экспресс - контроля состояния материала, пригодная в силу технологичности и удобства работы с ультразвуком, в условиях цеха, производства, в полевых условиях. Приведены примеры практических методик диагностики с использованием акустического зондирования.

В заключении приводятся основные положения, выносимые на защиту. Цель работы цель работы заключается в том, чтобы найти технологии поиска и определения преддефектного состояния материалов и конструкций акустическими методами. Цель достигает решением следующих задач:

-разработка методов и создание средств акустического зондирования элементов машин и конструкций;

-исследование технического состояния материалов и конструкций методами акустического зондирования.

В совместных работах автор принимал непосредственное участие в выборе направления исследований и постановке задач. Все представленные в них экспериментальные результаты получены лично автором.

По теме диссертации опубликовано всего 85 научных работ. Основные результаты представлены в 17 статьях, опубликованных в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, 3 статьях в международных журналах, 2 авторских свидетельствах и методических рекомендациях.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка цитируемой литературы, включающей 272 наименования, и приложения. Полный объем диссертации 310 стр., включая 96 рисунков и 13 таблиц.

5.5 Выводы

Проведены экспериментальные исследования по определению технического состояния различных материалов со сложной структурой (модельный материал, чугун) акустическими методами с использованием данных о нелинейных и дисперсионных характеристиках упругих волн.

Экспериментально наблюдалось распространение упругого импульса в материале с микроструктурой со скоростью, отличной от скорости продольных волн. Показано, что наличие внутренней структуры в среде приводит к появлению новых типов колебаний, внося в волновые свойства таких сред особенности, не описываемые в рамках классической теории упругости.

Исследованы акустические свойства материала, представляющего собой карбидокремниевый композит. Показана возможность контроля свойств материала путем измерения скорости ультразвуковых волн. Обнаружено, что качество изготовления материала приводит не только к изменению скорости распространения импульса ультразвуковой волны в среде, но и к сдвигу частоты в импульсе, что согласуется с выводами теории упругости микронеоднородных сред. По данным о частотно-зависимом затухании ультразвука в материале установлено, что внутреннее строение силицированного графита типа Silcar ближе к поликристаллической структуре.

Экспериментально обоснован прогноз высокой чувствительности акустических параметров к поврежденности материала на примере лопаток турбин, бывших в эксплуатации. Предложена методика экспресс - контроля состояния материала, пригодная в силу технологичности и удобства работы с ультразвуком, в условиях цеха, производства, в полевых условиях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные научные результаты работы сводятся к следующему:

1. Дано экспериментальное обоснование модуляционного метода измерений низкочастотных полей деформаций в изотропном твердом теле с помощью плоских, цилиндрических, сферических волн и квазиплоских пучков в натурных условиях.

2. Разработаны методики измерения интегральных характеристик деформаций в элементах машин и конструкций при динамических и импульсных нагружениях, базирующихся на реконструкции поля деформации по данным акустического зондирования.

3.Теоретически и экспериментально обоснован метод измерения распределения внутренних динамических деформаций в поперечном сечении волноводных элементах машин и конструкций.

4.Проведено обоснование технических требований и метрологических характеристик модуляционного метода измерения динамических и импульсных деформаций в элементах машин.

5.Экспериментально обоснована возможность использования дисперсионных и нелинейных характеристик акустических волн в качестве диагностического признака технического состояния материала

6. Разработаны и внедрены инженерные методики контроля технического состояния конструкционных материалов методами акустического зондирования.

1. Абрамов Ю.А. Применение анализаторов спектра синхронного типа для объективной оценки качества зубчатых передач. // Препринт НИРФИ № 79. Горький. 1975. с.13

2. Алешин Н.П., Углов А.Л. Многофункциональная автоматизированная система спектрально-акустического контроля физико-технических характеристик конструкционных материалов. // Неразрушающий контроль в науке и индустрии 94. Тез. докл. М. 1994. с.72-74

3. Амбарцумян С.А. Разномодульная теория упругости. -М.: Наука. 1982

4. Антонец В.А., Донской Д.М., Сутин A.M. Нелинейная вибродиагностика расслоения и непроклея в слоистых конструкциях // сб. Механика композит, материал. 1986. №5. с. 934-937.

5. Артамонов В.В., Артамонов В.П. Неразрушающий контроль микроструктуры металла теплоэнергетического оборудования. Дефектоскопия. 2002. № 2. с. 34-43

6. Артоболевский И.И., Бобровницкий Ю.И., Генкин М.Д. Введение в акустическую динамику машин,- М.: Наука. 1979. 296с.

7. Белл Ф.Дж. Экспериментальные основы механики деформируемых твердых тел // В 2-х частях. 4.1. Малые деформации: Пер. с англ./ Под ред. А.П. Филина. М.: Наука. ГРФМЛ. 1984. 600с.

8. Багдоев А.Г. Распространение волн в сплошных средах. Изв.АН Арм.ССР.1981.С.307.

9. Багмет А.Л., Назаров В.Е., Николаев А.В., Поликарпов A.M., Резниченко А.П. Амплитудная модуляция «звука звуком» в грунте Земли. ДАН. 1995. т.346. №3. с.390-391.

10. Ю.Бадалян В.Г. и др. Компьютерная система УЗК с когерентной обработкой данных "АВГУР 2.1". Дефектоскопия. 1993. №7.с.З-15.

11. Бахвалов Н.С., Жилейкин Я.Н., Заболоцкая Е.А. Нелинейная теория звуковых пучков-М.: Наука. 1982.

12. Белов Е.В. и др. Диагностика газотурбинных двигателей методом акустических характеристик его элементов. Акуст.журн. 1996. Т.42. №.1. с.2

13. Беляева И.Ю, Зайцев В.Ю. Структурно-порожденная нелинейность зернистых сред: теория и эксперимент. Изв.ВУЗов. Радиофизика. 1995. №121. с.94-99

14. Беляева И.Ю., Зайцев В.Ю. Упругие нелинейные свойства микронеоднородных сред с иерархической структурой. Акуст.журн. 1997.

15. Беляева И.Ю., Зайцев В.Ю., Островский JI.A. Нелинейные акусто-упругие свойства сред со сложной структурой // Препринт ИПФ РАН №316. Н.Новгород. 1992. 22с.

16. Беляева И.Ю., Тиманин Е.М. Экспериментальное исследование нелинейных свойств поросодержащих упругих сред. Акуст.журн. 1991. Т.37. №5. с.1026-1028.

17. Беляева И.Ю.,Зайцев В.Ю., Тиманин Е.М. Экспериментальное исследование упругих нелинейных свойств зернистых сред с неидеальной упаковкой. Акуст. Журнал. 1994. Т.40. №6. с.893-899.

18. Бендат Дж., Пирсол А. Применение корреляционного и спектрального анализа//Пер. с анг. М: Мир. 1983. 157с.

19. Березин Е.К., Углов А.Д., Корнев А.Б., Глебова М.А. Неразрушающий контроль качества газотермических покрытий. Контроль. Диагностика. 2003. №8. с.47-49.

20. Березин Е.К., Родюшкин В.М.Ультразвуковой контроль качества материалов со сложной структурой. Упрочняющие покрытия и технологии.2006.№5. стр.32-39

21. Бленд Д.Р. Нелинейная динамическая теория упругости.-М.: Мир. 1972.

22. Бобренко В.М., Куценко А.Н., Шереметиков А.С. Акустическая тензометрия. Физические основы (обзор). Дефектоскопия. 1980. №2. с70-87.

23. Бобренко В.М., Куценко А.Н, Рудаков А.С. Акустическая тензометрия. Контроль. Диагностика. 2001. №4. с.23-39.

24. Бобренко В.М. Исследования и разработка ультразвуковых методов и аппаратуры для определения напряжений в элементах металлических конструкций. // Автореферат дис. к.т.н. Юдесса. ОПИ. 1974

25. Богатов А.Д., Тропанов А.В. О влиянии начальной поврежденности металла на длительную прочность и долговечность. Проблемы прочности. 1983. №11. с.59-63

26. Болотин В.В Прогнозирование ресурса машин и конструкций.-М.: Машиностроение. 1984.312с.

27. Болдин В.П., Родюшкин В.М. Прогнозирование работоспособности турбинных лопаток по акустическим эффектам // тез.докл.конф. ИФПАКТ. / ЕАТКГА. Егорьевск. 1997. с.55.

28. Болотин В.В. Случайные колебания упругих систем.-М.: Наука. 1979.

29. Бондаренко А.П., Кондрашов А.И. Измерение дисперсии скорости и затухание упругих вол. Акуст.журн. 1981.T.37. в.1. с.51-55.

30. Ботаки А.А., Ульянов В.Л., Шарко А.В. Ультразвуковой контроль прочностных свойств конструкционных материалов.-М.: Машиностроение. 1983. 78с.

31. Брагов A.M., Ломунов А.К., Русин Е.Е. Методика исследования динамических свойств материалов с использованием составных стержней Гопкинсона. Прикл. Проблемы Прочности и Пластичности. 1980. Вып. 16. с.138-144.

32. БугайскийВ.В., Родюшкин В.М. О пути создания новых методов измерения и диагностики.// тез. докл. конф./ИФПНТ. МГТУ. 1992.с.6-7.

33. БугайскийВ.В., Родюшкин В.М. К вопросу о разработке средств технической диагностики. // тез.докл.конф./ИФПНТ. МГТУ. 1998. с.8-9.

34. БугайскийВ.В., Родюшкин В.М. Об эффективности реформ в сфере образования.// тез.докл.конф./ИФПАКТ. ЕАТКГА. Егорьевск. 1995. с.257.

35. Бугайский В.В., Родюшкин В.М. Вибрационный контроль качества изготовления машин. Надежность и контроль качества. 1998. №11. с.52-54

36. Бугайский В.В., Желтяков С.В., Родюшкин В.М. Контроль качества зубчатых пар по параметрам виброактивности.//Тез.док.конф./Состояние и перспективы развития электротехнологии ( 4 Бенардосовские чтения).-Иваново. 1989. с. 123

37. Бугайский В.В., Желтяков С.В., Новиков С.Ю., Родюшкин В.М. Контроль качества зубчатых передач по их виброактивности. Автомобильная промышленность. 1992. №5. с.24-25.

38. Бугайский В.В., Желтяков С.В., Новиков С.Ю. Родюшкин В.М. Оценка технического состояния зубчатых передач по параметрам виброактивности в цеховых условиях.// Гф ИМАШ АН СССР. Горький./ Препринт №14. 1990. 23с.

39. Бугайский В.В., Желтяков С.В., Новиков С.Ю. Родюшкин В.М. Вибродиагностика зубчатых передач в условиях массового производства.// сб. «Волновые задачи механики» / Н. Новгород. 1991. с. 174-179

40. Бугайский В.В., Родюшкин В.М. Требования к техническим средствам обработки сигналов для вибродиагностики задних мостов автомобилей// тез.докл конф. «Отечественная вычислительная техника и оргтехника»/ Н. Новгород. 1991. с.9-10.

41. Бугайский В.В., Родюшкин В.М. Новый прибор вибродиагностики зубчатых пар.//тез.док.конф. «Волновые и вибрационные процессы в машиностроениии»/ Горький. 1989. с.ЗО

42. Василенко Г.И. Теория восстановления сигналов.- М.: Сов. Радио. 1979. 269с.

43. Весницкий А.И. Волновые эффекты в упругих системах. Волновая динамика машин.-М.:Наука. с.15-35

44. Весницкий А. И., Потапов А. И. О некоторых общих свойствах волновых процессов в одномерных механических системах переменной длины. Прикл. механика. 1975. т. 4.

45. Весницкий А.И., Потапов А.И. Теория колебаний распределенных параметрических систем.// уч.пос. ГГУ.Горький. /41. 1972. 67с.; 42. 88с.

46. Весницкий А.И., Крысов С.В., Потапов А.И. Экспериментальные исследования параметрического возбуждения колебаний в одномерных механических системах. Прикл.мех. 1980. т. 16. №12. с. 122-125.

47. Вибрация в технике// Справ. В 6-ти томах / Ред.совет:В.Н.Челомей.-М.: Машиностроение. 1978. т.5.Измерения и испытания. 1981. 486с.

48. Викторов И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Редея и Лэмба в технике.-М.: Наука. 1966. 80с.

49. Виноградова М.Б., Руденко О.В., Сухоруков А.П. Теория волн.-М: Наука. 1990.

50. Воронкова JI.B. Ультразвуковой контроль чугунных отливок.-М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана.1988. 40с.

51. Ганопольский В.В., Пугачев С.И. Определение параметров пъезопреобразователей методом оптимизации.//Сб. «Сегнетоэлектрики и пъезоэлектрики»/Калинин. КГУ. 1983. с. 129-132.

52. Генкин М.Д., Соколова А.Г. Виброакустическая диагностика машин и механизмов.-М.: Машиностроение. 1987. 282с.

53. Гиц И.Д., Гущин В.В., Конюхов Б.А. Измерение нелинейных искажений звуковых волн в поликристаллическом алюминии при усталостных испытаниях. Акуст.журн. 1973. т. 19. №3. с.335-338

54. Гольденблатт И.И. Нелинейные проблемы теории упругости.-М.: Наука. 1969. 336с.

55. Гольденбург З.А. О взаимодействии плоских продольных и поперечных волн. Акуст. журн. 1960. т.6. в.З. с.307

56. Гоноровский М.С. Радиотехнические цепи и сигналы.-М.: 1971.

57. Гончаров К.В., Красильников В.А. Тепловые механические колебания (флуктуации) пьезоэлектрических кристаллов. Изв.АН СССР, сер.физ. т.2. №2. 1956.C.231

58. Горбацевич Ф.Ф. Определение величин скорости распространения упругих волн в анизотропных образцах малых размеров. //MP. Аппатиты.: Кольский научный центр РАН. 1997

59. Горелик А.Г., Зверев В.А. К вопросу о взаимодействии звуковых волн. Акуст. журн. 1955. т.1. вып.4. с.ЗЗ9-342.

60. Гордеев Б.А., Родюшкин.В.М. Ультразвуковой фазовый вибропреобразователь // А.С. №1486788 (СССР). Заявл. 23.03.87 №4213893; Опубл. 15.06.89. бюл.№22

61. Гордеев Б.А., Родюшкин В.М. Измерение колебательного смещения ультразвуковым методом. Метрология. 1990. №1. с.54-59.

62. Гордеев Б.А., Родюшкин В.М. Модуляционные методы измерения при исследовании акустических характеристик машин. // тез.док.конф. «Проблема улучшения акустических характеристик машин ./Москва. 1988. с.114-115.

63. Горшков А.С., Медведский А. Л., Рабинский Л.Н. и др. Волны в сплошных средах. М.:Физматлит, 2004-472с.

64. Гринченко В.Т., Мелешко В.В. Гармонические колебания и волны в упругих телах.-Киев: Наук.думка. 1981. 284с.

65. Грегуш П. Звуковидение.-Пер.с анг.Света В.Д.-М.: Мир.-1982.-232с.

66. Грошков АЛ., Калимулин P.P., Шалашов Г.М., Шемагин В.А. Нелинейное межскважинное прозвучивание методом модуляции акустических волн сейсмическими полями. ДАН СССР. 1990. т.313. №1. с. 63-65.

67. Гузь А.Н., Махорт Ф.Г., Гуща О.И. Неразрушающий контроль материалов и элементов конструкций.//Под об.ред.А.Н. Гузя.-Киев: Наукова думка.1981. 129с.

68. Данилов В.Н.,Ермолов А.А. Дефектоскопия поверхности каменных блоков с использованием Релеевских волн. Дефектоскопия. 1993. №10. с.44-51

69. Демидик С.Д., Мишакин В.В. Акустический метод оценки поврежденности. Дефектоскопия. №9. 1991. с.92-93

70. Журков С.Н. Дилатонный механизм прочности твердых тел.-ФТТ.1983.25.в.10.с.3119-312371.3арембо Л.К., КрасильниковВ.А. Введение в нелинейную акустику.-М.: Изд.МГУ. 1975. 195с.

71. Зайцев В.Ю. Нелинейное преобразование звука в структурно-неоднородных средах.//Автореф.дисс.докт.физ.-мат.наук.НГУ. 1997. 36с.

72. Ерофеев В.И. Плоские стационарные волны в поврежденной среде с микроструктурой. Акуст.журн. 1994.Т.40. №1.с.67-70.

73. Ерофеев В.И., Потапов А.И. Нелинейные продольные волны в упругих средах с моментными напряжениями. Акуст.журн. 1991.т.37.№3.с.477-483.

74. Ерофеев В.И. Мишакин В.В., Родюшкин В.М., Шарабановыа А.В. Генерация сдвиговых волн удвоенной частоты в материалах, по разному сопротивляющихся растяжению и сжатию. Дефектоскопия, №4, 2006.С.28-36.

75. Ерофеев В.И., Кажаев В.В., Мишакин В.В., Родюшкин В.М., Шарабанова А.В.Волны сдвиговой деформации в разномодульных материалах. Известия ВУЗов: Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2003. с.170-175.

76. Ерофеев В.И., Родюшкин В.М. Способ определения коэффициента отражения упругих волн от неоднородности в волноводе // А.С.1672349 (СССР). Бюл.31.22.4.1991.

77. Ерофеев В.И., Родюшкин В.М. Использование волновых эффектов в вибродиагностике упругих систем.//сб.науч.тр.ИЭИ «Вибродиагностика и идентификация механических систем»./Иваново.1988. с.49-58.

78. Ерофеев В.И., Родюшкин В.М. Взаимодействие упругих волн с вибрационными полями в изотропном твердом теле.//Препринт №13. Гф ИМАШ АН СССР. Горький. 1990. 32с.

79. Ерофеев В.И., Конюхова И.Д., Родюшкин В.М. Распространение волн в крестообразных стержневых системах. ПМТФ. 1987. №2. с.153-156.

80. Ерофеев В.И., Родюшкин В.М. Решение задач вибродиагностики наоснове математического моделирования волновых процессов в упругих системах. // Препринт №6. Гф ИМАШ АН СССР. Горький. 1988. 17с.

81. Ерофеев В.И., Родюшкин В.М. Разработка ультразвуковой техники на модуляционном принципе. Теоретические основы и технические требования.//тез.док.кон. «Волновые и вибрационные процессы в машиностроении». Горький. 1989. с.38-39.

82. Ерофеев В.И., Родюшкин В.М. Новый метод неразрушающего исследования и контроля динамического напряженного состояния элементов конструкций. // тез .док. 12 конф. по НЕС. Москва. 1990. с.57-58.

83. Ерофеев В.И., Родюшкин В.М. Практическое использование эффекта нерезонансного параметрического взаимодействия упругих волн. — тез.док.кон. «Инженерно-физические проблемы новой техники».// Звенигород. МГТУ. 1990. с. 124.

84. Ерофеев В.И., Родюшкин В.М. Наблюдение дисперсии упругих волн в зернистом композите и математическая модель для её описания. Акуст.журн. 1992.Т.38. №6. с.1116-1117.

85. Ерофеев В.И. Волновые процессы в твердых телах с микроструктурой.-М.: МГУ. 1999. 328с.

86. Заболотская Е.А., Хохлов Р.В. Квазиплоские волны в нелинейной акустике ограниченных пучков. Акуст. журн. 1969. т. 15. №1. с.40-47.

87. Зарембо JI.K., Красильников В.А. Нелинейные явления при распространении упругих волн в твердых телах. УФН. 1970. т.102. №4. с.549-586.

88. Зайцева М.П., Кокорин Ю.А., Сандлер Ю.М. и др. Нелинейные электромеханические свойства ацентричных кристаллов.-Наука. : Новосибирск. 1986

89. Зверев В.А. Модуляционный метод измерения дисперсии ультразвука. Акуст. журнал. 1956. т.2.вып.2. с.142-145.

90. Зверев В.А., Калачев А.И. Модуляция звука звуком при наложении параллельных пучков. Акуст.журн. 1968. т.14. вып.2. с.214-219.

91. Зверев В.А., Калачев А.И. Модуляция звука звуком при пересечении акустических волн. Акуст.журн. 1970. т. 16. вып.2. с.245-251.

92. Зверев В.А., Калачев А.И. Измерение взаимодействия звуковых волн в жидкостях. Акуст. журн. 1958. вып.4. №4. с.321-324.96.3именков С.В., Назаров В.Е. Нелинейные акустические эффекты в образцах горных пород. Физика Земли. 1993. №1. с. 13-18.

93. Иванов А.И., Лебедев А.А., Шарко А.В. Использование продольно-поверхностных волн при контроле твердости стали. Дефектоскопия. 1990. №2. с.89-90.

94. Иляхинский А.В., Родюшкин В.М. Ультразвуковая методика контроля прочности соединения слоев биметаллических вкладышей. Дефектоскопия. №10. 2000. с.63-66.

95. Иляхинский А.В., Родюшкин В.М. Обнаружение микрорасслоений биметаллических соединений с помощью ультразвуковых волн.//тез.докл. конф.Проблемы машиноведения./15 лет Нф ИМАШ РАН. Н.Новгород. 2001. с.41.

96. Иляхинский А.В., Иляхинский И.А., Родюшкин В.М. Исследования акустических свойств силицированного графита марки СГ-П.// тез.докл.сессии РАО «100 лет Греховой М.Т.». 2002

97. Иляхинский А.В., Иляхинский И.А., Родюшкин В.М. О некоторых акустических эффектах в твердых телах, обусловленных влиянием микроструктуры среды.//тез.докл.сессии РАО. 2003

98. Ионов В.Н., Огибалов П.М Напряжения в телах при импульсивном нагружении.-М.: Высш.шк. 1975

99. Исакович М.А. Общая акустика.-М.: Наука. 1973. 496с.

100. Калачев А.И., Островский Д.Б. Экспериментальные исследования ближнего поля параметрического излучателя звука. Акуст.журн. 1983.Т.29. №3. с.406-408.

101. Канаун С.К. Корреляционная функция поля напряжений в упругой среде с точечными дефектами. ПММ. 1983. т.47. в.4. с.652-661.

102. Карабутов А.А., Керштейн И.М., Пеливанов И.М., Подымова Н.Б. Распространение продольных и сдвиговых видеоимпульсов в графито-эпоксидных композитах. Акустический журнал. 1999. т. 45. .№ 1. с.86-91

103. Кильчевский Н.А. Теория соударения твердых тел. -Киев: Наукова думка. 1969. 245с.

104. Клюкин И.И., Колесников А.Е. Акустические измерения в судостроении.-JL: Судостроение. 1982. 255с.

105. Кондратьев А.И. Прецизионное измерение скорости и затухания ультразвука в твердых средах. Акустич. журн. 1990. т.36. №3. с.470-476.

106. Кандауров В.И. О нелинейных уравнениях динамики упругой микрополярной среды. ПММ. 1984. т.48. №3. с.404-413.

107. Конюхов Б.А., Мишакин В.В., Перельман Б.С., Розенталь А.Е., Углов А.Л. К вопросу исследования накопления усталостных повреждений в конструкционных материалах акустическими методами. Дефектоскопия. 1984. №10. с.57-60.

108. Конюхов Б.А., Шалашов Г.М. О нерезонансных параметрических взаимодействиях упругих волн в изотропной твердой среде. Изв. АН СССР, сер. МТТ. 1976. вып.5. с.178-183.

109. Конюхов Б.А., Конюхова И.Д. Экспериментальные исследования нерезонансных параметрических взаимодействий упругих волн в твердых телах. ПМТФ. 1974. №5. с. 154-156.

110. Конюхов Б.А. Использование нелинейного взаимодействия ультразвуковых волн в задачах оценки неоднородных упругих напряжений. Дефектоскопия. 1988. №5. с.3-6.

111. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике.-М.: Наука. 1974. 831с.

112. Коротков А.С., Славинский М.М., Сутин А .Я. Измерение нелинейного акустического параметра стали при накоплении дефектов. Акуст. журн. 1994. т.40. №1. с.84-87.

113. Кудрявцев Б.Б. Ультраакустические методы исследования вещества.-М.: Учпедгиз, 1961, 133с.

114. Кретов Е.Ф. Ультразвуковая дефектоскопия в энергомашиностроении.// Учеб. пос.-Санкт-Петербург: Изд-во Радиоавионика. 1995. 335с.

115. Красильников В.А.,Крылов В.В. Введение в физическую акустику.-М.:Наука.Физматлит. 1984-400с.

116. Кудинов В.В. Плазменные покрытия.-М.: Наука. 1977. 184с.

117. Кунин И.А. Теория упругих сред с микроструктурой. М.: Наука. 1975. 416с.

118. Леушин И.О.,Родюшкин В.М., Калистов С.В. Оценка однородности структуры чугуна методом акустического зондирования. Заготовительное производство в машиностроении.2007. №7.с.37-39.

119. Лаврентьев М.М., Резницкая К.Г., Яхно В.Г. Одномерные обратные задачи математической физики.-Новосибирск: Наука. 1982. 88с.

120. Лазариди А.Н., Нестеренко В.Ф. Обнаружение уединенных волн нового типа в одномерной зернистой среде. ПМТФ. 1985. №3.с.115-118.

121. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теория упругости. М.: Наука. 1988. 204с.

122. Лебедева А.В. Диагностика структурных неоднородностей методом акустической спектроскопии // Дис. на соискание уч. ст. докт. физ.-мат. Наук. ИПФ РАН. Нижний Новгород. 2006

123. Лебедев В.П., Родюшкин В.М. Метод экспериментальной оценки неоднородности поля внутренних напряжений в элементах машин с помощью ультразвука. ПМТФ. 1990. №4. с. 153-156.

124. Ломакин Е.В., Работнов Ю.Н. Соотношение теории упругости для изотропного разномодульного материала. Изв. АН СССР. МТТ. 1978. №6. с.29-34

125. Лисина С.А., Потапов А.И. Уравнения нелинейной динамики микрополярной среды. Вариационный подход. Изв. ВУЗов. СевероКавказский регион. Естественные науки. Спец.выпуск.Нелинейные проблемы механики сплошных сред.Росто на Дону.2003.с.249-255.

126. Лурье А.И. Нелинейная теория упругости.-М.: Наука. 1980. 224с.

127. Макс Ж. Методы и и техника обработки сигналов при физических измерениях.-М.: Мир. 1983

128. Маланов С.Б., Родюшкин В.М. Методы исследования ударных процессов в твердых телах.//инф.бюлл.№2 ТК№183 Госстандарта «Вибрация и удар»./ Н.Новгород. 1991. с.5-34.

129. Малюков О.В., Родюшкин В.М. Акустический метод измерения силы контактного взаимодействия.//тез.док.кон. «Актуальные проблемы машиноведения»./Москва. 1987. с.32

130. Малюков О.В., Родюшкин В.М. Применение ультразвука для измерения динамических сил. Машиноведение. 1988. №2. с.98-100.

131. Малюков О.В., Родюшкин В.М. Применение ультразвукового измерителя динамических сил. Измерительная техника. 1990. №3. с.32-33.

132. Меркулов Л.Г. Применение ультразвука для исследования структуры сталей. ЖТФ. 1957. т.27.'№6. с.1386-1391.

133. Методика контроля коленчатых валов из чугуна с шаровидным графитом //Н.Новгород. ОАО «РУМО». 2001

134. Методика. Диагностирование конструкционных материалов. Определение динамических констант упругости 2-го порядка акустическим методом.// Горький. Гф ВНИИНМАШ. 1979

135. Методика. Диагностирование конструкционных материалов. Определение динамических констант упругости 3-го порядка акустическим методом.// Горький. Гф ВНИИНМАШ. 1976.

136. Методика. Акустические методы определения остаточных напряжений в конструкционных материалах.// Горький. Гф ВНИИНМАШ. 1986

137. Методы акустического контроля металлов// Под ред.Н.П.Алешина.-М.: Машиностроение. 1989. 456с.

138. Мирский Г.Я. Аппаратное определение характеристик случайных процессов.-М.: Энергия. 1972. 455с.

139. Митенков Ф.М., Углов A.JL, Пичков С.Н., Попцов В.М. О новом методе контроля повреждаемости материала оборудования ЯЭУ и аппаратно -программных средств для её реализации. Проблемы машиноведения и надежности машин. 1998. №3. с.3-9.

140. Михайлов И.Г., Соловьев В.А., Сырников Ю.П. Основы молекулярной акустики.-М.: 1964

141. Муравьев В.В., Зуев Л.Б., Билуга А.П. Взаимосвязь структуры и механических свойств инструментальной углеродистой стали со скоростью распространения ультразвуковых колебаний. Техническая диагностика и неразрушающий контроль. 1992. №2. с.69-71.

142. Муравьев В.В., Зуев Л.Б., Комаров К.Л. Скорость звука и структура сталей и сплавов.-Новосибирск.: Наука. 1996

143. Мюир Т.Дж., Томсон Л.А., КоксЛ. Р., Фрей Х.Г. Низкочастотная параметрическая система для исследования по акустике океана//Акустика дна океана/Под ред. Купермана У .А., Енсена Ф.-М.:Мир. 1984. с.287-299.

144. Мюллер O.K., Кабех М., Уэйд Г. Реконструктивная томография и её применение в ультразвуковой технике. ТИИЭР. 1979. т.67. №4. с.146-170.

145. Назаров В.Е. Нелинейное затухание звука на звуке в металлах. Акуст. журн. 1991. т.37. №6. с.117-1182.

146. Назаров В.Е. Разномодульная упругость трещиноватых сред. Акуст. журнал. 1994. т.40. №3. с.459-461.

147. Наугольных К.А., Островский JI.A. Нелинейные волновые процессы в акустике.// Под ред. А.В.Гапонова -М.: Наука. 1990. 237с.

148. Неразрушающий контроль и диагностика // Справочник под ред.В.В Клюева.-М.: Машиностроение. 1995. 488с.

149. Нестеренко В.Ф. Распространение нелинейных импульсов сжатия в зернистых средах. ПМТФ. 1983. №5. с.136-148.

150. Никитина Н.Е. Акустоупругость. Опыт практического применения.-Н.Новгород: ТАЛАМ. 2005.

151. Никитина Н.Е. Исследование структурного и напряженного состояния твердых сред с помощью упругих волн // Автореф. дис. на соиск. уч. ст. доктора физ.-мат. наук. С.Петербург. 1994

152. Никитина Н.Е. Измерение дисперсионного параметра упругих волн импульсным методом. Акуст. журн. 1999. т.45. №1. с.105-109.

153. Никитина Н.Е. Об одной составляющей погрешности измерения фазовой скорости ультразвука импульсным методом. Дефектоскопия. 1989. №8.с.23-29.

154. Никитина Н.Е., Розенблюм Л.А. Исследование явления динамической акустоупругости в конструкционных материалах. Дефектоскопия. 1992. №8. с.33-39.

155. Никифоров А.С., Будрин С.В. Распространение и поглощение звуковой вибрации на судах.-Л.: Судостроение. 1986. 216с.

156. Новацкий В. Теория упругости. -М.: Мир. 1975.

157. Новиков А.К. Статистические измерения в судовой акустике.-Л.: Судостроение. 1985. 236с.

158. Новиков А.К. О пространственной корреляции плоских изгибных волн.-Акуст. Журнал. 1961. т.7. №4. с.462-469.

159. Новиков Б.К.,Руденко О.В., Тимошено В.И. Нелинейная гидроакустика.-JI.: Судостроение. 1981

160. Новиков С.Ю., Родюшкин В.М. Диагностика задних мостов легкового автомобиля.//тез.док.конф. «Состояние и перспективы развития электротехнологии»( 4 Бенардосовские чтения)./Иваново. 1989. с. 122

161. Новожилов В.В. Основы нелинейной теории упругости. -М.: Гостехиздат. 1948.211с.

162. Островский JI.A., Потапов А.И. Введение в теорию модулированных волн.М.:Физматлит.2003.-400с.

163. Островский JI.A. Нелинейные свойства упругой среды с цилиндрическими порами. Акуст. журн. 1989. т.35. №3. с.490-494.

164. Островский JI.A., Степанов Н.С. Нерезонансные параметрические явления в распределенных системах. Изв.ВУЗов. Радиофизика. 1971. т. 14-№4. с.489-529.

165. Павлов П.В., Хохлов А.Ф. Физика твердого тела.-М.: Высш. шк. 1985. 384с.

166. Панин В.Е., Лихачев В.А., Гриняев Ю.В. Структурные уровни деформации твердых сред. -Новосибирск: Наука. 1985

167. Полетика И.М., Егорова Н.М., Куликова О.А., Зуев Л.Б. Об ультразвуковом контроле неоднородности механических свойств горячекатанной стали. ЖТФ. 2001. т.71. вып.З. с.37-40.

168. Папалекси Н.Д. Собрание трудов.-М.: Изд-во АН СССР. 1948

169. Пальмов В.А. Колебания упруго-пластических тел.М.:Наука.Физматлиит.1976-328с.

170. Попков В.И., Мышинский Э.Л., Попков О.И. Виброакустическая диагностика в судостроении.- Л.: Судостроение. 1983. 256с.

171. Потапов А.И. Нелинейные волновые процессы в упругих средах с дисперсией. // Дис. на соискание уч. ст. докт. физ.-мат. Наук. ГГУ. Горький. 1989

172. Потапов А.И. Нелинейные волны деформации в стержнях и пластинах.// уч.пос. ГГУ. Горький. 1985. 108с.

173. Потапов А.И., Родюшкин В.М. Распространение волн деформаций в материале с микроструктурой.// сб. науч. ст. Физические проблемы в машиноведении./Н.Новгород. 2000. с.7-12.

174. Потапов А.И., Родюшкин В.М. Экспериментальное исследование волн деформаций в материалах с микростуктурой. Акуст. журнал. 2001. т.47. №3. с.407-412.

175. Работнов Ю.Н. Элементы наследственной механики твердых тел.-М.: Наука. Физматлит, 1977-3 84с.

176. Родюшкин В.М. Ультразвуковые преобразователи, основанные на взаимодействии упругих волн. Метрология. 1993. №7. с.36-41.

177. Родюшкин В.М. Состояние стандартизации методов измерения вибрации.//тез.док.кон. Повышение эффективности эксплуатации машин и оборудования на основе стандартизации./ Горький. 1987. с.198.

178. Родюшкин В.М. Об измерении диаграммы направленности контактных ультразвуковых преобразователей. // тез.докл.конф. «Использование современных физических методов в неразрушающих исследованиях и контроле». / Хабаровск. 1987. с.120

179. Родюшкин В.М. Волновые методы измерения характеристик вибрационных полей.// Автореферат канд.дис.-Л.:ЛГТУ. 1990. с.16.

180. Родюшкин В.М. Обоснование технических требований к «Преобразователю внутренних динамических напряжений».//сб. «Волновые задачи механики»./ Горький. ГфИмаш АН СССР. 1990. с.106-113.

181. Родюшкин В.М. Измерение импульсных деформаций с помощью ультразвука. // сб.нач.стат. Волновые задачи механики. Горький. ГфИмаш АН СССР. 1991. с.149-153.

182. Родюшкин В.М. Метод нерезонансного взаимодействия упругих волн. Теоретическое обоснование и практическое использование.// тез. докл. конф.

183. Динамические задачи механики сплошной среды и прикладные вопросы вибрационного просвечивания Земли»/Краснодар. Куб. ГУ. 1990. с.78

184. Родюшкин В.М. Ультразвуковой метод измерения параметров удара.// тез.докл.конф. «Вибрация и вибродиагностика. Проблемы стандартизации» / Н.Новгород. 1991. с. 167.

185. Родюшкин В.М. Методика измерения диаграммы направленности контактных ультразвуковых преобразователей поляризационно-оптическим методом. Дефектоскопия. 1992. №4. с.73-75.

186. Родюшкин В.М. Экспериментальное наблюдение импульсных деформаций с помощью упругой высокочастотной волны. Акуст.журн. 1992. №4. с.775-777.

187. Родюшкин В.М. Тензометрирование методами акустического зондирования. // сб. «Акустика в промышленности». АКИН. Москва. 1992. с.82-85.

188. Родюшкин В.М. Методика оценки динамических упругих деформаций внутри нагружаемого элемента конструкций.// тез. докл. конф. «Прочность материалов и элементов конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах нагружения»./ Владивосток. 1992

189. Родюшкин В.М. Пьезокерамические преобразователи в ультразвуковых измерителях динамических деформаций. // тез.докл.конф. Пьезоэлектрические приводы и датчики. / Обнинск. 1993. с. 19-20.

190. Родюшкин В.М. Ультразвуковые преобразователи, основанные на взаимодействии упругих волн. Метрология. 1993. №7. с.36-41.

191. Родюшкин В.М. Нелинейное взаимодействие полей в упругой среде как принцип измерения. // тез.докл.конф. Нелинейные колебания мех. систем. / Н.Новгород. 1993. с.164

192. Родюшкин В.М. Акустическое зондирование для определения напряженно-деформированного состояния упругих сред. // тез.докл.конф. Инж.-физ. Проблемы новой техники. МГТУ. 1994. с. 10-11.

193. Родюшкин В.М. Опыт экспериментального исследования высокоскоростного движения по упругим направляющим.// тез.докл.конф. Инж.-физ. Проблемы новой техники. МГТУ. 1996. с.22.

194. Родюшкин В.М. Об практическом использовании «аномальной» дисперсии волн. // тез.докл. 4 конф. по Нелинейным колебаниям. / НИИПМК. Н.Новгород. 1996. с. 132.

195. Родюшкин В.М. Ультразвуковой контроль состояния материала. // сб. Физические основы в машиноведении. / Н.Новгород. 2000. с.29-34.

196. Родюшкин В.М. Измерение параметров высокоскоростного движения тел по упругим направляющим. Измерительная техника. 1999. №6. с.44-46.

197. Родюшкин В.М. Об ультразвуковом методе обнаружении микротрещин. Дефектоскопия. 1999. №8. с.54-57.

198. Родюшкин В.М. Неразрушающий контроль напряжений в крупногабаритных заготовках. // тез.докл. конф. Испытание материалов и конструкций. 2000. с.94.

199. Родюшкин В.М. Экспериментальные исследования динамики волновых процессов в сильно диссипативных средах.// тез.докл.сесии РАО. Москва. 2001

200. Родюшкин В.М. Об исследовании пространственного распределения упругих динамических напряжений в элементах машин акустическим методом. // тез.докл. конф. Проблемы машиноведения. /15 лет Нф ИМАШ РАН. Н.Новгород. 200 I.e. 84

201. Родюшкин В.М. Об акустическом методе неразрушающего контроля твердых сред с микроструктурой. // сб. науч. ст. Ультразвук и термодинамические свойства вещества. / Курск.КГУ.2003

202. Руденко О.В., Солуян С.И. Самоотражение волны на разрывах как способ нелинейной диагностики сред. Докл. АН СССР. 1988. №2. с.361-362.

203. Руденко О.В. Нелинейные методы акустической диагностики. Дефектоскопия. 1993. №8. с.24-32

204. Руденко О.В., Чинь Ань By. Нелинейные акустические свойства шероховатых поверхностей и возможности нелинейной акустической диагностики статистических свойств неровностей. Акустич. журн. 1994. т.40. №4. с.668-672.

205. Рушицкий Я.Я. Нелинейные волны в твердых смесях(обзор). Прикладная механика. 1997. т.ЗЗ. №1. с.3-38

206. Соболев Н. Н. и др. Новое в технической диагностике электрооборудования. Новое в российской электроэнергетике, 2001, № 3

207. Савин Г.Н., Лукашев А.А., Лыско Е.М. и др. Распространение упругих волн в твердом теле с микроструктурой. Прикл. мех. 1970. т.6. №.7. с.48-52.

208. Салганик Р.Л. Механика тел с большим числом трещин. МТТ. 1973. №4. с.149-158.

209. Скоростное деформирование элементов конструкций// Отв. ред. Голосков Е.Г.-АН УССР. Ин-т проблем машиностроения.-Киев: Наукова думка. 1989. 192с.

210. Сутин A.M., Назаров В.Е. Нелинейные акустические методы диагностики трещин. Изв.Вузов. Радиофизика. 1995. т.38. №3-4. с. 169-187.

211. Тимофеев Г.И., Родюшкин В.М., Калистов С.В. Дефекты структуры крупных коленчатых валов из высокопрочного чугуна // Вестник АлтГТУ, 2005.-с. 134.135

212. Третьяченко Г.Н., Барило В.Г. Деформирование и повреждения материала лопаток ГТД при теплосменах в газовых потоках. Проблема прочности. 1988. №8. с.39-42

213. Труэл Р., Эльбаум И., Чик Б. Ультразвуковые методы в физике твердого тела.//пер. с анг.-М.: Мир. 1972. 308с.

214. Ультразвук.-М.: Советская энциклопедия. 1979. 400с.

215. Крауткремер Й., Крауткремер Г. Ультразвуковой контроль материалов. Справочник. -М.: Металлургия, 1991, 751 с.

216. Углов А.Д., Мишакин В.В., Попов Б.Е. Обнаружение усталостных повреждений акустическим методом. Дефектоскопия. 1989. №11. с.60-64.

217. Углов A.JI. Разработка метода прогнозирования индивидуальной долговечности и остаточного ресурса плоских элементов конструкций с использованием спектрально-акустических измерений. // Дисс. канд.тех.наук. Горький. 1986. 192с.

218. Углов A.JI. Разработка спектрально-аустического метода оценки физико-механических характеристик конструкционных материалов и его аппаратно-программных средств поддержки // дисс. на соис. уч. степ. докт. тех. наук / НИЦ КД. Нижний Новгород. 2004

219. Физическая акустика. Методы и приборы ультразвуковых исследований. // ред.Мезона У.-М.: Мио. т.1. 1966. 592с.

220. Химченко Н.В., Бобров В.А. Неразрушающий контроль в химическом и нефтяном машиностроении.-М.: Машиностроение. 1978. 264с.

221. Хэрмен Г. Восстановление изображений по проекциям. Основы реконструктивной томографии. // пер. с англ. -М.: Мир. 1983. 352с.

222. Чикин А.И., Шемгин В.А.Демодулятор // А.С. №1054874 (СССР). Заявл. 17.02.81 №327861/18-09. Опубл. 15.11.83. Бюл.№ 42

223. Чикин А.И., Шемгин В.А.Автогенератор // А.С. №754640 (СССР). Заявл. 08.08.77 №2516699/18-09. Опубл.07.08.80. Бюл.№29

224. Шалашов Г.М. Модуляция звука звуком в акустических резонаторах. Акуст. журн. 1983. т.29. №2. с.268

225. Шермергор Т.Д. Теория упругости микронеоднородных сред. -М.: Наука. 1977.

226. Шапиро М.А. Заводская лаборатория. 1947. № 96

227. Шишкин В.И., Родюшкин В.М. Вибродиагностические системы в машиностроении. // тез. докл. конф. Отечественная вычислительная техника и оргтехника / Н. Новгород. 1991. с.10-11.

228. Шишкин В.И., Родюшкин В.М. Быстродействующая измерительно-вычислительная система балансировки роторов в промышленности. Измерительная техника. 1995. №6. с.29-31.

229. Шишкин В.И., Родюшкин В.М. Измерительно-вычислительная система балансировки роторов для промышленности. // тез. докл. конф. Инж.-физ. проблемы новой техники. / МГТУ. 1994. с. 12.

230. Шрайбер Д.С. Заводская лаборатория. 1948. №3. с.314

231. Щербицкий В.Г., Алешин Н.П. Ультразвуковой контроль сварных соединений.// 3-е изд. перераб. и доп. М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана. 2000. 496 с.

232. Фесенко С.С., Хасанов Р.Н., Углов АЛ., Попцов В.М. Ультразвуковой способ контроля напряженного состояния газопроводов. Газовая промышленность. 2001. с.34-35.

233. Физический энциклопедический словарь.-М.: Сов. энцик. 1984

234. Физическая акустика // Под ред.У.Мезона- М.:Мир. Т.З. 1968. 392с.

235. Фрохт М.М. Фотоупругость.// Пер с англ.-Л.: 1948-1950.

236. Экспериментальная механика // В 2-х кн. Пер с анг./Ред. Кабаяси А.- М.: Мир. 1990.

237. Физическая мезомеханика и компьютерное моделирование материалов.// В 2-х т. Под ред. Панина В.Е. -Новосибирск: Наука. 1995. 295с. и 320с.

238. Энгельбрехт Ю.К., Нигул У.К. Нелинейные волны деформации. -М.: Наука. 1981.

239. Эринген А.К. Теория микрополярной упругости. Разрушение. М.: Мир. 1975. т.2. с.646-751.

240. Cosserat Е. Et F. Theorie des Corps Deformables. Paris.Librairie Scientifique A.bHermann et Fils. 1909

241. Bhushan B.Jahsman W.E. Measurement of Dynamic Material Behavior under Nerly Uniaxial Strain Conditions. Int.J. of Solids and Struct. 1978. V.14. N.9. p.739-754.

242. Boldin V.P., Rodyushkin V.M. Nonresonance parametric interaction of ultrasonic wave with deformation field. Practical using. // proc.XYISym.Vibration in Physical Sys.-Poznan. 1994. p.358.

243. Boldin V.P., Rodyushkin V.M. On opportunity of nondestructive acoustic express-control of material condition for turbine blades.// proc. Ultrasonic Inter.-Delf.Netherlands.1997.

244. Gauthier R.D. Experimental investigations on micropolar media // Mechanics of Micropolar Media.- World Scientific: Singapore. 1982. p.395-463.

245. Gauthier R.D., Jahsman W.E. A Quest for Micropolar Elastic Constants.// Part 2. Arch. Mech. 1981.V.33.N5.P.717-737.

246. Firestone F.A. Patent USA № 228226. 1942

247. Erofeyev V.I., Rodyushkin V.M. Theoretical and experimental Investigation of Nonresonantce Interaction of Waves in Nonlinearly Media.//pros.IUTAM symp. Univer. Colorado at Bouder. USA. 1989. p.30

248. Erofeyev V.I., Rodyushkin V.M. Nonresonance Interaction of Waves in Nonlinearly Media.// Euromech 275. Lisbon. 1991. p. 17

249. Erofeyev V.I., Rodyushkin V.M. Nonresonance Interaction of Waves in Nonlinearly Media. Acoustics Letters./England. 1991. V.14. No. 10. p.200-205.

250. Frielinghaus R. // Diss. "Ultraschallmessungen an Graugus": Braunschweig. 1963

251. Le Roux. Etude geometrique de la torsion et de la flexion // Ann. Scient. de L'Ecola Normale Sup. / Paris. 1911.V.28

252. Maugin G.A.,Miled A. Solitary Waves in Micropolar Elastic Crystals // Int. J.Eng.Sci. 1986. V.24. p. 1477

253. Potapov A.I., Rodyushkin V.M. Experimental study of Strain wave in Materials with a Microstructure. Acoustical Physics. Vol.47. No.3. p.347-352.

254. Potapov A.I., Rodyushkin V.M. Experimental investigation of Strain waves in Solid. //proc.l6th Int. Sym. on NonLinear Acoustic. 2002.

255. Lomunov A.K., Rodyushkin V.M. Experimental research of deformation wave propogation in specimens of complex media using the Kolsky technique. // proc. conf. Andronov 100 / Nizhny Novgorod. 2001

256. Rodyushkin V.M. Ultrasonic measuring methods. // Sym.Vibration in Physical System./Poznan. 1992. p.139.

257. Rodyushkin V.M. Application of the effect of nonresonant parametric interaction of elastic waves for measuring parameters of vibrational fields. // Euromech 295. Nizhny Novgorod. 1992. p.57.

258. Rodyushkin V.M. Interaction of elastic waves as measure principle of vibration.//Euromech. 1st ENOC/Hamburg. Germany. 1993. p. 14-16

259. Rodyuskin V.M. Of noise of solid under acoustic sounding. // 15th Congress of Acoustic / Trondheim. Norway. 1995

260. Rodyushkin V.M. Practical using of waves for measure of dynamic elastic field. // 15th Congress of Acoustic. / Trondheim. Norway. 1995.

261. Rodyushkin V.M. Elastic wave interation as priciple of vibration measurement. Ultrasonic. 1995. Vol.33. No.6. p.437-439.

262. Rodyushkin V.M. The experimental estimation of the micro structure of granular composite material. Mecanique Industrielle et Materiaux. 1995. Vol.48. №5. p.208-209.

263. Rodyushkin V.M. An experimental investigation of dynamic of wave processes in strongly dissipative media. // 17ICA. Roma. 2001

264. Kawashiba K.,Tujii. Сравнение трех цифровых методов измерения времени пробега УЗ волн в твердых телах. Trans.Jap.Soc.Mech.Eng.A. 1993. V.59. N.567. р.2758-2763

265. Macskimin H.J.Ultrasonic Measurement technigues. Jour. Acust. Soc. Amer. July. 1950.Vol.4. p.413-418

266. Murnagan F. Finita Deformation of an Elastic Solid.-New York:John Wiley. 1951

267. Sato Т. Industrial and medical applications of nonlinear acoustics // Frontiers of nonlinear acoustics / 12 th ISNA -Eds. M.F.Hamilton and D.T.Blackstok: Elsevier Science Publishers LTD. London. 1990