сотрудник
Томск, Томская область, Россия
Введение. В статье описываются последние разработки в области нового неразрушающего метода контроля, основанного на использовании резонансных частот дефектных областей (local defect resonance – LDR метод). В отличие от ультразвуковой инфракрасной термографии данный метод позволяет анализировать резонансные частоты дефектных областей при маломощной ультразвуковой стимуляции. Метод. Определение условий возникновения резонанса дефектных областей и измерение резонансных частот дефектов заданной геометрии производилось при помощи лазерной виброметрии. Резонансные частоты определялись для обнаружения ударных повреждений в пластинах из полиметилметакрилата, тем самым позволяя получить инфракрасные термограммы таких дефектов в условиях маломощного ультразвукового возбуждения. Образец, выполненный из углепластика, стимулировали в диапазоне от милливатт до ватт. Частоты, соответствующие локальным резонансам дефектов, измеряли лазерным виброметром. Результаты. Результаты эксперимента, проведенного для пластины из углепластика, приведены в статье. Для демонстрации потенциальных возможностей маломощной инфоракрасной ультразвуковой термографии получены и представлены изображения температурного поля и амплитуд вибраций. На практике данный метод применен для выявления ударных повреждений в графитно-эпоксидном композиционном материале. Заключение. Метод резонансной ультразвуковой инфракрасной термографии доказал свою эффективность при контроле дефектов в композиционных материалах. Вводимая ультразвуковая мощность в этом случае не превышает порог деструкции композитов, а температурные сигналы в дефектных областях могут быть зарегистрированы современными тепловизорами. Бесконтактный ввод ультразвука в рамках данного метода возможен, однако требует дальнейшего совершенствования вследствие низкой эффективности преобразования ультразвуковой энергии в тепловую и, соответственно, малой амплитуды температурных сигналов.
инфракрасная термография, ультразвуковая стимуляция, композит, ударное повреждение
1. Solodov I., Bai J., Bekgulyan S., Busse G. A local defect resonance to enhance acoustic wave-defect interaction in ultrasonic nondestructive testing. Appl. Phys. Lett. 2011, v. 99, p. 211911.
2. Solodov I., Bai J., Busse G. Resonant ultrasonic spectroscopy of defects: case study of flat-bottomed holes. J. Appl. Phys. 2013, v. 113, p. 223512.
3. Mignogna R. B., Green R. E. Jr, Duke J.C. Jr et al. Thermographic investigation of high-power ultrasonic heating in materials. Ultrasonics. 1981, v. 19, p. 159-163.
4. Garnier J.-L., Gazanhes C. Visualization of ultrasonic vibrations in piezoelectric ceramics using telethermography. IEEE Trans. Son. Ultrason., 1978. v. 25, p. 68-71.
5. Migliori A., Sarrao J. L. Resonant Ultrasonic Spectroscopy. Wiley-Interscience Publ., New York, 1997.
6. Solodov I., Pfleiderer K., Gerhard H. et al. New opportunities for NDE with aircoupled ultrasound. NDT&E International, 2006, v. 39, no. 3, pp. 176-183.
7. Solodov I., Busse G. Resonance ultrasonic thermography: Highly efficient contact and air-coupled remote modes. Appl. Phys. Lett. 2013, v. 102, p. 061905.
8. Solodov I., Derusova D., Rahammer M. Thermosonic Chladni figures for defect-selective imaging. Ultrasonics, 2015. v. 60, p. 1-5.
9. Timoshenko S.P. Vibration problems in engineering. - D. Van Nostrand Company, 4th ed., 1956.
10. Савельев И. В. Курс общей физики. Т. 1. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. - М.: Наука, 1970. - 517 с. / 10. Савельев И. В. Курс общей физики. Т. 1. Механика, колебания и волны, молекулярная физика. - М.: Наука, 1970. - 517 с.
