МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ СПРЯМОВАНИХ АКУСТИЧНИХ ХВИЛЬ - Наукові конференції
Головна
UA RU EN

Вас вітає Інтернет конференція!

Вітаємо на нашому сайті

Рік заснування видання - 2011

МЕТОД ВИЗНАЧЕННЯ ПАРАМЕТРІВ СПРЯМОВАНИХ АКУСТИЧНИХ ХВИЛЬ

26.09.2021 17:36

[3. Технічні науки]

Автор: Лютак З.П., к.т.н., професор, Інститут інформаційних технологій, Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу, м. Івано-Франківськ


Сучасні методи акустичного неруйнівного контролю набули широкого розвитку у зв’язку із масштабними дослідженнями цифрових алгоритмів, що описують реакцію матеріалів на зовнішні зусилля. Так набули нового розвитку методи скінченних елементів, граничних елементів, рішення диференційних рівнянь методами скінченних елементів. Для використання таких методів існують ряд передових пакетів програм та також і програм із відкритим кодом на безплатній ліцензії, наприклад, Comsol, Elmer тощо.

В роботі розроблено підхід щодо обчислення параметрів поширення спрямованих акустичних хвиль в пружному середовищі при генерації їх ультразвуковим первинним перетворювачем з метою застосування в неруйнівному контролі протяжних об’єктів, зокрема стінок стальних трубопроводів. Для проведення обчислення нами вибрано модель в двовимірному просторі для збереження ресурсів комп’ютера (збільшення швидкості проведення обчислень). Частоту збурення вибрано 1 МГц, що відповідає частотному діапазону, що використовується в неруйнівному ультразвуковому контролі.

Модель досліджуваного об’єкта побудована в програмному комплексі Comsol, де пружне середовище моделюється як прямокутник, довжиною 1 м та товщиною 10 мм, що відповідає перерізу стінки трубопроводу малого діаметру. Параметри матеріалу (густина, модуль Юнга, коефіцієнт Пуассона, швидкості поширення об’ємних поздовжніх та поперечних хвиль) відповідають значенням Сталь 20. Після побудови моделі обчислення параметри пружного середовища можна змінити на інший. Важливим кроком при розробленні моделі є задання граничних умов. Так, верхня і нижня границі моделі матимуть вільні границі. Передня границя моделі буде отримувати збурення імпульсом гармонійної хвилі частотою 1 МГц. Збурення будуть прикладені до всієї товщини стінки (10 мм), для того щоб сформувати чисту стоячу хвилю, яка відповідає нульовій моді спрямованої акустичної хвилі. При направленні зусилля вздовж границі ми будемо генерувати симетричну нульову моду, а при нормальному напрямку до границі моделі отримаємо асиметричну нульову моду спрямованої хвилі. Остання границя моделі повинна відповідати умові нескінченності поширення хвилі (не повинна бути відбивачем). Для цього застосовуємо так звану граничну умову ідеально з’єднаного шару в якому акустична хвиля загасає до нульового значення амплітуди, при чому немає відбиття акустичної енергії на розділі границь. Рівнянням, що описує поширення акустичної хвилі (коливань в пружному середовищі) є рівняння Ейлера для опису коливань елементарного об’єму та закон Гука збереження енергії.

Обчислення поширення коливань можна проводити як в часовому домені, так і частотному. Перевагою часового домену є наочність представлених коливань в будь-який проміжок часу. Недоліками є складність задання більш розширеного спектру обчислень, наприклад загасання амплітуди. В частотному домені можна проводити обчислення комплексними числами де задавати в дійсній частині опис процесу поширення пружних коливань, а в уявній частині комплексного числа – загасання амплітуди. Для отримання результатів поширення акустичних коливань в частотному домені потрібно проводити зворотне перетворення Фур’є. Для отримання результатів обчислення, що відповідають дійсному поширенню акустичної хвилі необхідно задавати такі розміри скінченних елементів, щоб на одну довжину об’ємної ультразвукової хвилі припадало не менше 6 елементів.

Розроблену модель обчислення поширення коливань можна використовувати для обчислення поширення в різних пружних середовищах, частоті збурення та висоті моделі.



Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Інші наукові праці даної секції

Конференції

Конференції 2024

Конференції 2023

Конференції 2022

Конференції 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення