РАСПРОСТРАНЕНИЕ КРУТИЛЬНЫХ ВОЛН В ДВУХСЛОЙНОЙ ТРУБЕ С УЧЕТОМ КОНТАКТНОЙ ЖЕСТКОСТИ


https://doi.org/10.32603/1993-8985-2018-21-6-91-101

Полный текст:


Аннотация

Двухслойные трубы получают все более широкое распространение в различных областях промышленности и хозяйственной деятельности. Применение такого класса изделий обусловлено особыми условиями эксплуатации. Это повышенная температура, агрессивная среда, повышенное давление. Такие изделия зачастую имеют ограниченный доступ. Поэтому невозможно использовать методы контроля, предполагающие полное сканирование поверхности, без полного извлечения изделия из рабочей среды.
Статья посвящена исследованию распространения волн в двухслойной трубе с учетом жесткости контакта между ее слоями.
Рассмотрено распространение волн в двухслойной трубе с известными упругими параметрами материалов. Аналитическим решением уравнения движения относительно векторного и скалярного потенциалов получено дисперсионное уравнение. Оно описывает частотное распределение фазовых скоростей возможных волн в исследуемом волноводе. Аналогичным образом получено дисперсионное уравнение для двухслойной трубы с учетом степени жесткости контакта между слоями. Для этого в граничные условия введены дополнительные слагаемые, включающие нормальный и тангенциальный коэффициенты контактной жесткости. Показано, что в обоих случаях крутильные волны отделяются от других видов волн и могут быть рассмотрены отдельно.
На основе численного решения дисперсионного уравнения рассмотрено возможное поведение дисперсионных кривых без учета контактной жесткости, а также с учетом контактной жесткости при различных коэффициентах перфорации. Сделан вывод о влиянии контакта между слоями на поведение крутильных волн в двухслойной трубе. Аналогичным методом решена задача для модели однородной трубы с внутренним расслоением.
Даны рекомендации по учету выявленных закономерностей при создании ультразвуковых методов контроля, основанных на распространении крутильных волн.


Об авторах

К. Е. Аббакумов
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)
Россия

Аббакумов Константин Евгеньевич – доктор технических наук (2000), профессор (2001), заведующий кафедрой электроакустики и ультразвуковой техники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина). Автор более 150 научных работ. Сфера научных интересов – неразрушающий контроль, акустика, техническая диагностика.

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376



Н. В. Степаненко
Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина)
Россия

Степаненко Николай Вадимович – магистр техники и технологии по направлению "Приборостроение" (2009), ассистент кафедры электроакустики и ультразвуковой техники Санкт-Петербургского государственного электротехнического университета "ЛЭТИ" им. В. И. Ульянова (Ленина). Автор трех научных публикаций. Сфера научных интересов – неразрушающий контроль, акустика, техническая диагностика.

ул. Профессора Попова, д. 5, Санкт-Петербург, 197376



Список литературы

1. Взаимодействие крутильных волн с дефектами насосно-компрессорных труб, обусловленными протирами и разностенностью / Г. А. Буденков, О. В. Недзвецкая, С. А. Мурашов, А. А. Короткова // Приборостроение в XXI веке. Интеграция науки, образования и производства: тр. науч.-техн. конф., Ижевск, 14–15 апр. 2006 г.Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2006. С. 81–89.

2. Взаимодействие крутильных волн с продольными трещинами труб / Г. А. Буденков, О. В. Недзвецкая, Д. В. Злобин, С. А. Мурашов // Дефектоскопия. 2006. № 6. С. 57–66.

3. Буденков Г. А., Недзвецкая О. В., Далати М. О возможностях акустической дистанционной дефектоскопии протяженных объектов // Дефектоскопия. 2003. № 11. С. 30–33.

4. Мурашов С. А., Коробейникова О. В. Основные параметры акустического контроля протяженных объектов различного профиля с использованием крутильных волн // Вестн. Ижевского гос. техн. ун-та. Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2010. № 2(46). С. 84–88.

5. Rapid, Long-Range Inspection of Chemical Plant Pipework Using Guided Waves / D. Alleyne, B. Pavlacovic, M. Lowe, P. Cawley // Insight . 2001. № 43. P. 93–96, 101.

6. Alleyne D., Lowe M., Cawley P. The Reflection of Guided Waves from Circumferential Notches in Pipes // J. of Applied Mechanics. 1998. № 65. P. 635–641.

7. Practical Long Range Guided Wave Testing: Applications to Pipes and Rails / P. Cawley, M. J. S. Lowe, D. H. Alleyne, B. Pavlacovic, P. Wilcox // Materials Evaluation. 2003. № 61 (1). P. 66–74.

8. Cui L., Liu Y., Soh C. K. Torsional- Guided Waves for Monitoring Cylindrical Structures Using Piezoelectric Macro-Fiber Composite // Health Monitoring of Structural and Biological Systems. Las Vegas, United States, 6–10 March 2011. SPIE. 2011. Vol. 7984. P. 798401–798409.

9. The Reflections of the Fundamental Torsional: Mode from Cracks and Notches in Pipes / A. Demma, P. Gawley, M. Lowe, A. G. Roosenbrand // The J. of the Acoustical Society of America. 2003. №114(2). P. 611–625;

10. Ditri J. Utilization of Guided Elastic Waves for the Characterization of Circumferential Cracks in Hollow Cylinders // The J. of the Acoustical Society of America. 1994. № 96. P. 3769–3775.

11. Hayashi Т . Rose J. L. Guided Wave Simulation and Visualization by a Semianalytical Finite Element Method // Materials Evaluation. 2003. № 61 (1). P. 75–79.

12. Hua J, Rose J. L. Guided Wave Inspection Penetration Power in Viscoelastic Coated Pipes // Insight. 2010. 52 (4). P. 195–205.

13. Ratassepp M., Fletcher S., Lowe M. J. S. Scattering of the fundamental torsional mode at an axial crack in a pipe// The J. of the Acoustical Society of America. 2010. № 127. P. 730–740.

14. Velichko A., Wilcox P. D. Excitation and scattering of guided waves: Relationships between solutions for plates and pipes// The J. of the Acoustical Society of America. 2009. № 125. P. 3623–3631.

15. Barshinger J. N., Rose J. L. Guided wave propagation in anelastic hollow cylinder coated with a viscoelastic material.// IEEE Trans. on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency. 2004. Vol. 51, № 11. P. 1547–1556.

16. Bocchini P., Marzani A., Viola E. Graphical user interface for guided acoustic waves // J. of Computing in Civil Engineering . 2011. № 25(3). P. 202–210.

17. Gazis D. C. Three Dimensional Investigation of the Propagation of Waves in Hollow Circular Cylinders // The J. of the Acoustical Society of America. 1959. № 31. P. 568–578.

18. Каплан М. Д., Веремеенко С. В. Распространение нормальных волн в композиционном (двуслойном) стержне // Дефектоскопия. 1987. № 12. С. 78–87.

19. Gan W. S, Gauge invariance Approach to Acoustic Fields // Acoustical Imaging; ed. Iwaki Akiyama. 2007. Vol. 29. P. 389–394.

20. Аббакумов К. Е. Отражение и прохождение упругих волн на плоской границе с нарушенной адгезией твердых сред // Неразрушающий контроль и диагностика: тез. докл. 15-й Рос. науч.-техн. конф., М., 28 июня – 2 июля 1999 г. М.: РОНКТД, 1999. С. 334.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Аббакумов К.Е., Степаненко Н.В. РАСПРОСТРАНЕНИЕ КРУТИЛЬНЫХ ВОЛН В ДВУХСЛОЙНОЙ ТРУБЕ С УЧЕТОМ КОНТАКТНОЙ ЖЕСТКОСТИ. Известия высших учебных заведений России. Радиоэлектроника. 2018;(6):91-101. https://doi.org/10.32603/1993-8985-2018-21-6-91-101

For citation: Abbakumov K.E., Stepanenko N.V. TORSIONAL WAVE SCATTERING IN TWO-LAYER PIPE WITH ACCOUNT FOR CONTACT RIGIDITY. Journal of the Russian Universities. Radioelectronics. 2018;(6):91-101. (In Russ.) https://doi.org/10.32603/1993-8985-2018-21-6-91-101

Просмотров: 24

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1993-8985 (Print)