Математические модели и методы в задачах диагностики расслоений тонкостенных элементов конструкций из электропроводных композиционных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.18, кандидат наук Крюкова, Яна Сергеевна

• Крюкова, Яна Сергеевна
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Крюкова, Яна Сергеевна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ И РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЛЕЙ ТОЧЕЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА В ТОНКОСТЕННЫХ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ИЗ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.1. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

1.2. МЕТОДЫ И СРЕДСТВА ДИАГНОСТИКИ И ЗОНДИРОВАНИЯ НЕОДНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

1.3. МЕТОДЫ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПОЛЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА В АРМИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛАХ

1.4. ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ

1.5. ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ. ВЫБОР МЕТОДОВ ИССЛЕДОВАНИЯ

2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ПОЛЯ ТОЧЕЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА В ЭЛЕКТРОПРОВОДНОМ КОМПОЗИЦИОННОМ МАТЕРИАЛЕ

2.1. МОДЕЛЬ ПРОТЕКАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ В КОМПОЗИЦИОННОМ МАТЕРИАЛЕ НА МИКРОУРОВНЕ

2.2. МОДЕЛЬ ПОЛЯ ТОЧЕЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА В ПЛАСТИНЕ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА НА МАКРОУРОВНЕ

2.3. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛА ПОЛЯ ТОЧЕЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ К ВАРИАЦИИ УДЕЛЬНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ В ОСЕВОМ И РАДИАЛЬНОМ НАПРАВЛЕНИИ

2.4. МЕТОДИКА ФОРМИРОВАНИЯ ДАННЫХ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ

МОДЕЛИ МАКРОУРОВНЯ

2.4. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

3. ПРИМЕНЕНИЕ ЧИСЛЕННОГО МЕТОДА К РАСЧЕТУ ПОЛЯ ПОТЕНЦИАЛОВ В ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

3.1. КРАЕВАЯ ЗАДАЧА РАСПРОСТРАНЕНИЯ НИЗКОЧАСТОТНОГО ТОКА В ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

3.2. ДИСКРЕТИЗАЦИЯ КРАЕВОЙ ЗАДАЧИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ72

3.3. ПРОГРАММНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ АЛГОРИТМА ЧИСЛЕННОГО РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ

3.4. ОБОСНОВАНИЕ СХОДИМОСТИ ЧИСЛЕННОГО МЕТОДА

3.5. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ПОЛЯ ПОТЕНЦИАЛОВ К НАРУШЕНИЮ СПЛОШНОСТИ ТОНКОСТЕННОЙ КОНСТРУКЦИИ

3.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

4. ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ СПЛОШНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

4.1. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ

4.2. МЕТОДИКА И АЛГОРИТМ КОНТРОЛЯ СПЛОШНОСТИ ТОНКОСТЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ ИЗ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

4.3. ПОЛЕ КАЖУЩЕГОСЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ПЛАСТИНЕ ИЗ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА С РАССЛОЕНИЕМ

4.4. ПОЛЕ КАЖУЩЕГОСЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ТОНКОСТЕННОЙ ОБОЛОЧКЕ ИЗ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО МАТЕРИАЛА

4.5. ПОЛЕ КАЖУЩЕГОСЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ В ТОНКОСТЕННОЙ ОБОЛОЧКЕ ИЗ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО МАТЕРИАЛА С ПОКРЫТИЕМ

4.6. ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математические модели и методы в задачах диагностики расслоений тонкостенных элементов конструкций из электропроводных композиционных материалов»

ВВЕДЕНИЕ

При производстве тонкостенных элементов машиностроительных конструкций из композиционных материалов актуальна проблема диагностики качества изделий. Распространенным видом дефектов является нарушение сплошности, которое в особенности часто встречается при изготовлении тонкостенных оболочек из углеродных композитов на графитной матрице.

Известны методы обнаружения внутренних неоднородностей в проводящих средах, основанные на измерении искажений полей электрического тока. Такие методы используются в геологоразведке для глубинного зондирования. Однако в случае тонкостенных конструкций электрический ток распространяется преимущественно вдоль поверхности, а расслоения располагаются также параллельно поверхности. При этом искажение поля тока незначительно, и до настоящего времени диагностика элементов конструкций из композитов на основе измерения полей электрического тока не применялась.

Между тем, использование полей электрического тока для обнаружения несплошностей в изделиях из композитов представляется перспективным, поскольку расслоение приводит к существенному изменению электрического сопротивления материала. Однако для разработки технических средств дефектоскопии на этом принципе требуется определить схемы расположения электродов и параметры воздействий, при которых поле тока достаточно чувствительно к наличию дефекта. Для этого требуется изучить методами математического моделирования поля потенциалов электрического тока в тонкостенных оболочках из электропроводных композитов с учетом особенностей их структуры и разработать компьютерные программы для интерпретации данных натурных измерений.

Основной научной проблемой, решению которой посвящена диссертация, является диагностика тонкостенных элементов конструкций из электропроводных композиционных материалов при их производстве.

Идея работы состоит в решении краевой задачи электропроводности для вычисления поля потенциалов в контролируемом элементе конструкции, которое принимается за эталон, и определении наличия дефектов сплошности по отклонению экспериментально измеренных потенциалов от вычисленных.

Целью работы является разработка математических моделей и методов решения задач диагностики расслоений тонкостенных элементов конструкций из электропроводных композиционных материалов.

Для достижения этой цели в работе поставлены следующие задачи.

1. Разработка двухуровневой математической модели протекания низкочастотного электрического тока в тонкостенных оболочках из композиционного материала, в которой на микроуровне материал считается неоднородной периодически армированной средой, а на макроуровне -однородной ортотропной средой, содержащей нарушения сплошности.

2. Усовершенствование численной схемы краевой задачи электропроводности с точечными источниками тока без явного выделения особенностей для расчета характеристик электрического поля в тонкостенных оболочках с пространственной схемой армирования.

3. Разработка методики диагностики расслоений в тонкостенных оболочках из электропроводных композиционных материалов по данным измерения полей электрического потенциала.

4. Разработка и программная реализация алгоритма диагностики расслоений в тонкостенных оболочках из электропроводных композиционных материалов.

5. Экспериментальная проверка разработанной методики диагностики, оценка достоверности результатов математического моделирования.

Научная новизна работы:

1. Математическая модель протекания низкочастотного тока в электропроводном периодически армированном композите, учитывающая расположение и размеры армирующих волокон, пористость проводящего связующего и степень насыщения пор дисперсным проводящим веществом,

6

позволяющая оценить средние удельные сопротивления в направлениях армирования и по нормали к плоскости армирования материала в зависимости от степени сплошности материала и предназначенная для количественной оценки параметров модели протекания тока в тонкостенной оболочке.

2. Математическая модель протекания низкочастотного тока в тонкостенной оболочке при точечных источниках тока на поверхности, учитывающая фактические направления армирования и нарушения сплошности, позволяющая оценить разность потенциалов приемных электродов на поверхности оболочки при известной силе тока через питающие электроды (кажущееся сопротивление), предназначенная для расчета полей кажущихся сопротивлений в оболочках без дефектов и в оболочках с расслоениями.

3. Методика формирования данных для идентификации математической модели протекания тока в тонкостенном элементе, в которой потенциалы измеряются на поверхности цилиндрического образца с размещением двух точечных источников в центрах оснований, предназначенная для оценки удельных сопротивлений в направлениях армирования и по нормали к плоскости армирования при структуре математической модели, определяемой аналитическим решением задачи электропроводности в ортотропном цилиндре.

4. Численная схема краевой задачи электропроводности с аппроксимацией дельта-функции сплайнами, в которой учитывается пространственное армирование и переменность направлений армирования, предназначенная для вычисления полей электрического потенциала в тонкостенных элементах конструкций из пространственно армированных композиционных материалов.

5. Алгоритм обнаружения дефектов сплошности в тонкостенных конструкциях из проводящих композитов, основанный на измерении полей электрического потенциала при пропускании низкочастотного тока и анализе поля кажущегося сопротивления, позволяющий обнаруживать дефекты размером от 10 мм, что в 1,5-2 раза превышает чувствительность ультразвукового метода.

6. Комплекс программ, реализующий численную схему решения задачи электропроводности для пространственно армированных оболочек и алгоритм обнаружения дефектов сплошности (расслоений).

Методы исследования основаны на использовании метода конечных элементов для решения краевых задач электропроводности, методов математической статистики для обработки экспериментальных данных, метода параметрической идентификации для определения удельного сопротивления композита, методов отражений источника и разделения переменных для решения задачи электропроводности в ортотропном цилиндрическом образце.

На защиту выносятся:

1. Двухуровневая математическая модель протекания электрического тока низкой частоты в волокнистых композиционных материалах и тонкостенных конструкциях из них, учитывающая структурную неоднородность на микроуровне и произвольную пространственную ориентацию главных направлений анизотропии на макроуровне.

2. Методика формирования данных для идентификации модели макроуровня, в которой измеряются потенциалы на основаниях и кромке цилиндрического образца при расположении питающих электродов в центрах оснований, предназначенная для оценки удельных электрических сопротивлений ортотропного материала при структуре математической модели, определяемой аналитическим решением задачи электропроводности в ортотропном цилиндре.

3. Усовершенствованная численная схема решения задачи электропроводности с аппроксимацией дельта-функции сплайнами, учитывающая фактическую пространственную ориентацию главных направлений анизотропии в тонкостенной оболочке из волокнистого композиционного материала.

4. Алгоритм выявления дефектов сплошности в тонкостенных оболочках из электропроводных композиционных материалов, состоящий в расчете поля кажущегося сопротивления оболочки без дефектов и статистическом анализе данных измерения кажущихся сопротивлений в контролируемом изделии,

позволяющий установить наличие дефекта по отклонению фактического кажущегося сопротивления от рассчитанного по математической модели.

5. Программный комплекс «Композит НК Электро» для вычисления полей потенциала и кажущегося сопротивления в тонкостенных конструкциях без дефектов и при наличии дефектов, включающий программы конечно-элементного моделирования и статистической обработки результатов измерения.

6. Методика диагностики расслоений в тонкостенных элементах конструкций из электропроводных композитов и результаты её практической апробации на тонкостенных элементах сопловых блоков ракетных двигателей.

Достоверность результатов обеспечивается корректным применением апробированных теоретических положений, проведением экспериментальных измерений с использованием высокоточных приборов, и подтверждается согласием теоретических расчетов и экспериментальных измерений.

Практическая значимость работы состоит в возможности использования разработанной математической модели и комплекса программ при контроле качества тонкостенных конструкций из электропроводных композитов.

Реализация работы. Результаты математического моделирования и программный комплекс «Композит НК Электро» использованы при разработке Типовой методики диагностики расслоений, внедренной в Открытом акционерном обществе «Центральный научно-исследовательский институт специального машиностроения», г. Хотьково Московской обл., что подтверждено справкой об использовании результатов диссертационной работы.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с планом НИР НФИ КемГУ в рамках государственного контракта № 12-05/8-14 от 25 февраля 2014 г.

Личный вклад автора заключается в формулировке математической

модели, получении аналитических и численных решений краевых задач

электропроводности, проведении вычислительных экспериментов, разработке

комплекса программ для диагностики расслоений в тонкостенных конструкциях,

проектировании экспериментальной установки и проведении экспериментов.

9

Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на III Всероссийской конференции «Деформирование и разрушение структурно-неоднородных сред и конструкций» (Новосибирск, 2014), V Всероссийской конференции по испытаниям и исследованиям свойств материалов «ТестМат-2014» (Геленджик, 2014), III Всероссийской молодежной научной конференции «Актуальные проблемы современной механики сплошных сред и небесной механики - 2013» (Томск, 2013), III, IV Всероссийских научно-практических конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых (Новокузнецк, 2013 и 2014).

Публикации: основные положения диссертации опубликованы в 9 работах, в том числе 5 статьях в изданиях, рекомендованных ВАК, 4 статьях в сборниках трудов конференций.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемой литературы из 102 наименований и приложения. Общий объем основной части составляет 136 страниц и включает 45 рисунка и 3 таблицы.

Первая глава содержит обзор методов и программных средств математического моделирования полей электрического тока в неоднородных анизотропных средах и их использования при неразрушающем контроле тонкостенных конструкций из композитов, электродиагностике конструкций и зондировании неоднородных массивов с использованием электрического тока.

Отмечается, что задача обнаружения несплошностей в композиционных материалах по данным измерения параметров электрических полей изучена недостаточно. В частности, отсутствуют математические модели, описывающие распространение электрического тока в тонкостенных конструкциях при наличии расслоений, расположенных параллельно срединной поверхности. Данные о коэффициентах удельной электропроводности структурно неоднородных материалов, армированных углеродными волокнами, недостаточно полны для достоверного вычисления электрических потенциалов в конструкциях

10

оболочечного типа. Исходя из проведенного анализа, обосновывается актуальность работы, формулируется цель и ставятся задачи исследования.

Во второй главе строится двухуровневая математическая модель протекания электрического тока низкой частоты в тонкостенных конструкциях из композиционных материалов, армированных электропроводными волокнами и имеющих пористое связующее, частично насыщенное частицами проводящего материала (графита). Поля электрического потенциала и плотности тока содержат гладкую составляющую и быстро осциллирующую с периодом, равным малому размеру структурного звена. На микроуровне модель описывает быстро осциллирующую компоненту, а на макроуровне - гладкую. На микроуровне материал заменяется периодически армированной средой, и дифференциальное уравнение электропроводности решается на одном структурном звене. На макроуровне материал рассматривается как однородный, но имеющий разные удельные сопротивления в различных направлениях (ортотропный), что приводит к краевой задаче электропроводности ортотропной среды.

Модель микроуровня позволяет оценить влияние параметров армирования и характеристик материала наполнителя и связующего на удельные сопротивления композита в направлениях армирования и по нормали к плоскости армирования. Удельные сопротивления реального материала определяются идентификацией модели макроуровня. Данные для идентификации предлагается формировать, измеряя потенциалы на основаниях цилиндрического образца при размещении источников тока в центрах оснований. Структура модели определяется аналитическим решением задачи электропроводности на ортотропном цилиндре.

В третьей главе описана численная схема краевой задачи электропроводности для модели макроуровня. Особенностью конструкций с пространственной схемой армирования является то, что направления армирующих волокон переменны как по образующей, так и по толщине оболочки. Описана программная реализация алгоритма расчета поля потенциалов. Дискретизация задачи проводится методом конечных элементов. Приведено

обоснование сходимости численной схемы и результаты вычислительных экспериментов, подтверждающие сходимость численного решения к аналитическому, полученному во второй главе. Анализируется чувствительность поля потенциалов к нарушениям сплошности, которые моделируются увеличением удельного сопротивления в локальных областях тонкостенной конструкции конической формы. На основе результатов вычислительного эксперимента определено расположение питающих и приемных электродов, обеспечивающее выявление дефектов сплошности по результатам измерений разности потенциалов на поверхности оболочки.

В четвертой главе описан разработанный алгоритм определения положения расслоений, описаны разработанные экспериментальные установки и методика диагностики расслоений, включающая математическое моделирование протекания тока через контролируемое изделие и измерения кажущегося сопротивления с помощью специально созданной установки. Приведено экспериментальное обоснование достоверности математического моделирования. На основе идентификации модели макроуровня, описанной в главе 2, определены коэффициенты электропроводности ортотропного материала, армированного углеродными волокнами (ткань УТ-900) на графитном связующем без насыщения пироуглеродом. Путем измерения разностей потенциалов на поверхности пластины, имеющей видимое расслоение, экспериментально подтверждена чувствительность полей потенциала к дефекту сплошности. Результаты измерений электрических полей в конической оболочке сопоставлены с данными, полученными методом ультразвуковой интроскопии; отмечено их совпадение по числу и размерам обнаруженных расслоений. Показано, что повторяемость результатов измерений достаточно высока для диагностики тонкостенной конструкции «безэталонным» методом, в котором фоновые значения отклика (без дефекта) определяются статистической обработкой результатов измерений.

В заключении приведены выводы и основные результаты работы.

Результаты исследований (методика электродиагностики, алгоритмы и вычислительные программы) внедрены в ЦНИИ специального машиностроения (г. Хотьково Московской обл.) и в учебном процессе НФИ КемГУ, что подтверждено справками об использовании результатов диссертации. Основные результаты работы могут представить интерес для предприятий, занимающихся проектированием, изготовлением и эксплуатацией силовых конструкций из электропроводных композиционных материалов.

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ МЕТОДОВ И РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ ПОЛЕЙ ТОЧЕЧНЫХ ИСТОЧНИКОВ ТОКА В

ТОНКОСТЕННЫХ ОБОЛОЧЕЧНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ ИЗ ЭЛЕКТРОПРОВОДНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

В условиях резко возрастающих требований к качеству выпускаемой продукции на одно из первых мест, в промышленности и экономике, выходят требования к обеспечению ее достоверного и высокопроизводительного контроля качества. Все более очевидным становится факт невозможности дальнейшего повышения качества продукции без соответствующего, а в ряде случаев -опережающего развития методов и средств неразрушающего контроля и диагностики [66].

Перспективным направлением в современной технике является использование углеродных и полимерных композиционных материалов, имеющих широкие перспективы использования и обладающих рядом преимуществ перед традиционными материалами - металлами, особенно в авиакосмических отраслях техники [30].

Однако такие материалы требуют особого подхода, новых решений при разработке и создании методов и средств их дефектоскопии. Это вызвано большим разнообразием видов таких материалов, специфическими особенностями конструкций из них и технологией изготовления, разбросом физико-механических и прочностных характеристик, большим разнообразием типов дефектов, возникающих в процессе изготовления и эксплуатации.

1.1. ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

Задача диагностики ответственных конструкций из композиционных материалов всегда представляла большой интерес, как в теоретическом, так и в практическом смысле. Обширные исследования в этой области традиционно базируются на методах неразрушающего контроля [25], из которых практическое

применение нашли акустические методы, основанные на применении упругих колебаний, возбуждаемых или возникающих в объекте контроля [27], определяющих наличие дефекта типа нарушения сплошности и однородности. Это обусловлено большим накопленным опытом при использовании данных методов, наличием аппаратуры и хорошо апробированных методов диагностики

[7].

Одним из наиболее распространенных методов неразрушающего контроля является метод ультразвуковой дефектоскопии, впервые предложенный в 1928 г. профессором Соловьевым С. Я. и основанный на исследовании распространения ультразвуковых колебаний в контролируемом изделии [69]. Применение данного метода позволяет с высокой производительностью исследовать конструкцию из композиционного материала на предмет нарушений сплошности. Однако при диагностике рассматриваемого класса конструкций - тонкостенных пространственно армированных конструкций из композиционных материалов -возникает рассеяние ультразвуковых волн, связанное с большой упругой анизотропией материалов (разной скоростью упругих волн для разных направлений в материале) [68] и значительным демпфированием. Недостаточная исследованность коэффициента ультразвукового отражения композиционных материалов в ряде случаев вызывает значительные затруднения при использовании рассматриваемого метода.

При неразрушающем контроле тонкостенных конструкций из композитов,

особый интерес вызывает выявление дефектов типа нарушения сплошности,

являющихся несовершенством их структуры и возникающих на различных

стадиях технологического процесса. В ответственных конструкциях могут

возникать области с большой концентрацией мелких дефектов, которые надежно

обнаруживаются ультразвуковым методом, и единичные дефекты, проявление

которых идентично областям скоплений множественных расслоений. В

особенности это относится к конструкциям из хрупких композиционных

материалов, армированных углеродными волокнами. Распознавание таких

областей может быть недостоверным, что связано с разрешающей способностью

15

материалов, армированных углеродными волокнами. Распознавание таких областей может быть недостоверным, что связано с разрешающей способностью акустического исследования, то есть способностью выявлять мелкие дефекты раздельно друг от друга. Разрешающая способность определяется длиной звуковой волны, которая в свою очередь зависит от частоты возбуждаемых акустических колебаний.

При использовании ультразвуковых дефектоскопов на вертикальных или сильно наклоненных поверхностей необходимо применять густые контактные жидкости с целью предотвращения их быстрого стекания, что затрудняет его применение к конструкциям с криволинейными поверхностями и снижает скорость сканирования объекта контроля, следовательно, и производительность контроля.

Неразрушающий контроль конструкции методом ультразвуковой дефектоскопии зачастую не дает представление о реальных размерах дефекта, а лишь о его отражательной способности в направлении приемника. Эти величины коррелируют, но не для всех типов дефектов. Кроме того, некоторые дефекты практически невозможно выявить ультразвуковым методом в силу их характера, формы или расположения в объекте контроля. Известно, что ультразвуковые методы малопригодны для обнаружения единичных включений, нарушающих однородность материала [14, 97, 65].

Кроме того, затруднителен контроль малых деталей или деталей со сложной формой. Также затруднен ультразвуковой контроль материалов с многослойными покрытиями ввиду крайней неоднородности материала. В этих случаях необходимо регистрировать изменение фазы отраженного сигнала, а при наличии нескольких поверхностей раздела возникают дополнительные источники помех.

Мурашов В. В., Румянцев А. Ф., Иванова Г. А., Файзрахманов Н. Г.,

Манаева 3. И. и др. [13, 14, 24,37, 64, 65] провели ряд исследований применения

акустических методов контроля к конструкциям из материалов с углеродной

матрицей в условиях производства и эксплуатации изделия на предмет

достоверности результатов. Были рассмотрены следующие низкочастотные

16

амплитудный, фазовый и амплитудно-фазовый способы импедансного метода (дефектоскопы АД-40И и ИАД-3); амплитудный способ импедансного метода, реализуемого с использованием раздельно-совмещенного преобразователя (дефектоскопы АД-60С, АД-10У и АЧД-2М); фазовый и временной способы велосиметрического метода (дефектоскоп АД-10У); спектральный способ метода свободных колебаний (дефектоскопы АД-60С и АД-50У), а также амплитудный способ метода прохождения в теневом варианте (дефектоскопы УД-23УМ, ДУК-66ПМ, УДМ-1М и УДМ-3). В дальнейшем последний метод для краткости будем называть теневым методом. Опробование методов проводилось на специально изготовленных плитах размером 220x220 мм (в плане) и толщиной 8 мм с искусственными дефектами типа расслоений (в виде вкладышей фольги толщиной 2 мм) [67].

Этими авторами было выявлено, что для проверки всего сечения детали необходим поочередный контроль объекта с Двух сторон импедансным методом (для выявления подповерхностных дефектов) и методом свободных колебаний (для выявления глубинных дефектов).

Получено, что на результат применения амплитудного способа импедансного метода дефектоскопии влияет жесткость материала. Так, с увеличением жесткости материала - площадь выявляемого дефекта получается меньше площади заложенного искусственного дефекта. При контроле шероховатых конструкций происходят соударения контактного наконечника преобразователя с неровностями поверхности объекта контроля, что приводит к возникновению переменной составляющей сигнала, которая накладывается на полезный сигнал в виде помехи и затрудняет контроль. Для уменьшения уровня фрикционных шумов [61], необходимо плавно передвигать преобразователь, что становится невозможным ввиду увеличенной шероховатости и жесткости поверхностного слоя, характерной для некоторых технологических процессов изготовления конструкций.

Опытным путем было выявлено, что наиболее достоверным и надежным

методом контроля конструкций из углерод-углеродных материалов в условиях

17

производства следует считать акустический теневой метод. Преимуществами амплитудного способа контроля теневым методом являются: возможность проверки всего сечения конструкции, т. е. при использовании методики, описанной в [67], исключается наличие глубинных неконтролируемых зон; чувствительность при контроле акустическим теневым методом составляла 20-30 мм, т. е. этим методом выявлялись дефекты, наименьший размер которых в плане равен (или более) 20-30 мм. Однако для реализации метода требуется двухсторонний доступ к объекту контроля.

Проанализируем еще один метод неразрушающего контроля - метод акустической эмиссии [29, 32, 62]. В основе метода лежит физическое явление излучения волн напряжений при быстрой локальной перестройке структуры материала. Явление акустической эмиссии наблюдается в широком диапазоне материалов, структур и процессов. Источником акустико-эмиссионной энергии служит переменное поле упругих напряжений от развивающихся дефектов. Для стимуляции дефектов излучения акустических волн объект, как правило, нагружают механическим или тепловым способом. В тех случаях, когда источниками излучения являются процессы активной коррозии, дополнительное нагружение не только не обязательно, но, напротив, должно быть ограничено для снижения возможных помех.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Крюкова, Яна Сергеевна, 2015 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абрамова Е. В. Теплоголографический метод и средства дефектоскопии композитных оболочек с сетчатыми структурами: автореферат дис. ... кандидата технических наук: 05.02.11. Санкт-Петербург, 1993. - 22 с.

2. Айвазян С. А. и др. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных. Справочное изд. [Текст] / С. А. Айвазян, И. С. Енюков, Л. Д. Мешалкин. — Москва : Финансы и статистика, 1983. — 471 с.

3. Астапов В. Н., Мисиевич С. К. Неразрушающий контроль качества вулканизации формовых резинотехнических изделий электрофизическим методом [Текст] / В. Н. Астапов, С. К. Мисиевич // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С. П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2011. - № 6. - С. 47-52.

4. Аульченко С. М. Моделирование ламинарного течения вязкой сжимаемой жидкости при малых скоростях [Текст] / С. М. Аульченко, Е. И. Васильева, В. О. Каледин // Вестник Кемеровского государственного университета. - 2013. -№ 2— 1.-С. 170-173.

5. Ахназарова С. Л., Кафаров В. В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологи [Текст] / С. Л. Ахназарова, В. В. Кафаров. - Москва : Высшая школа, 1978. - 319 с.

6. Бакулин В. Н. Использование метода конечных элементов для расчета электрического потенциала в неоднородных средах [Текст] / В. Н. Бакулин, В. О. Каледин, В. А. Шеметов // Механика композиционных материалов. - 1996. Т. 2. -№3-4.-С. 3-14.

7. Барынин В.А., Будадин О.Н., Кульков A.A. Современные технологии неразрушающего контроля конструкций из полимерных композиционных материалов. - Москва : Издательский дом Спектр, 2013. - 242 с.

8. Басов К. А. ANS YS для конструкторов [Текст] / К. А. Басов. - Москва : ДМК Пресс, 2009. - С. 7-10. - 248 с.

9. Батавин В. В. Исследование параметров полупроводниковых материалов и структур [Текст] / В. В. Батавин, Ю. А. Концевой, Ю. В. Федорович - Москва : Радио и связь, 1985. - 264 с.

10. Бенерджи П. Методы граничных элементов в прикладных науках [Текст] : пер. с англ. / П. Бенерджи, Р. Баттрефилд, Л. Вроубел. - Москва : Мир, 1984 . -494 с.

11. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи [Текст] / Л. А. Бессонов. - 9-е изд., перераб. и доп. - Москва : «Высшая школа», 1996.-638 с.

12. Бобачев А. А., Горбунов А. А. Двумерная электроразведка методом сопротивлений и вызванной поляризации: аппаратура, методики, программное обеспечение [Текст]/ А. А. Бобачев, С. П. Горбунов // Разведка и охрана недр. -2005. -№ 12.-С. 52-54.

13. Бойчук А. С. Диагностика полимерных композитов ультразвуковым реверберационно-сквозным методом [Текст] / А. С. Бойчук, А. С. Генералов, М. А. Далин, В. В. Мурашов. // Авиационные материалы и технологии. - 2012. - №1. - С. 42^7.

14. Бойчук А. С. Неразрушающий контроль ПКМ с использованием ультразвуковых фазированных решеток [Текст] / А. С. Бойчук, А. В. Степанов, А. С. Генералов, О. В. Юхацкова. // Промышленные АСУ и контроллеры. - 2013. -№2. - С. 54-58.

15. Бояринов А. И., Кафаров В. В. Методы оптимизации в химической технологии [Текст] / А. И. Бояринов, В. В. Кафаров. Москва: Химия, 1975. - 576 с.

16. Бреббия К. Применение метода граничных элементов в технике [Текст] : пер. с англ. / К. Бреббия, Ж. Теллес, Л. Вроубел. - Москва :Мир, 1987 . - 524 с.

17. Будадин О. Н и др. Тепловой неразрушающий контроль изделий [Текст] / О. Н. Будадин, А. И. Потапов, В.И. Колганов и др. - Москва : Наука, 2002. - 476 с.

18. Бурнышева Т. В. Развитие пакета программ математического моделирования сопряженных задач механики неоднородных конструкций [Текст]

/ Т. В. Бурнышева, В. О. Каледин, И. В. Равковская, С. В. Эптешева // Вестник Кемеровского государственного университета. - 2010. - №1. - С. 3-8.

19. Владимиров В. С., Жаринов В. В. Уравнения математической физики [Текст] / В. С. Владимиров, В. В. Жаринов. - Москва : Физматлит, 2004. - 400 с.

20. Воронцов В. Н. Контроль качества и прогнозирование надежности изделий электронной техники по электрофизическим параметрам: автореферат дис. ... доктора технических наук. Санкт-Петербург, 2002. - 22 с.

21. Гартман Т. Н., Калинкин В. Н., Шумакова О. П. Решение обратных задач при идентификации эмпирических моделей предсказания давления насыщенных паров индивидуальных веществ [Текст] / Под общей редакцией д-ра техн. наук Т.Н. Гармана.-М.:РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2002. - 43 с.

22. Гетманский А. А. Исследование приповерхностного слоя магнитной жидкости вблизи металлического и полупроводникового электродов по оптическим и электрофизическим измерениям: автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук. Ставрополь, 2009. - 22 с.

23. Гольдин О. Е. Программированное изучение теоретических основ электротехники [Текст] : учеб.пособие для вузов / О. Е. Гольдин, А. Е. Каплянский, Л. С. Полотовский. - Москва : Высшая школа, 1978. - 287 с.

24. Гончаров В. А. Прогнозирование развития дефектов в конструкциях из ПКМ способом определения изменений жесткости при актюировании материала [Текст] / В. А. Гончаров, В. В. Мурашов , К. В. Сорокин, М. Ю. Федотов. // Авиационные материалы и технологии. - 2011. - №2. - С. 20-22.

25. ГОСТ 18353-7. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов [Текст] -Введ. 01.07.80. - Москва : Изд-во стандартов, 1980. - 18 с.

26. ГОСТ 23776-79 Изделия углеродные. Методы измерения удельного электрического сопротивления [Текст] - Введ. 01.01.82. - Москва : Изд-во стандартов, 1982. - 18 с.

27. ГОСТ 23829-85. Контроль неразрушающий акустический. Термины и определения [Текст] - Введ. 01.07.83. - Москва : Изд-во стандартов, 1988. - 18 с.

28. ГОСТ Р 52727-2007. Техническая диагностика. Акустико-эмиссионная диагностика. Общие требования [Текст] - Введ. 14.06.07. - Москва : Изд-во стандартов, 2007. - 11 с.

29. ГОСТ Р ИСО 12716-2009. Контроль неразрушающий. Акустическая эмиссия. Словарь [Текст] - Введ. 15.12.09. - Москва : Изд-во стандартов, 2011. -12 с.

30. Гращенков Д. В. Эмали и керамика [Электронный ресурс] / Д. В. Гращенков, Н. В. Исаева, С. Ст. Солнцев, Н. Е. Щеголева // Все материалы. Энциклопедический справочник. - № 6. - 2012. Режим доступа: http://viam.ru/public/files/2011/201 l-205951.pdf, свободный

31. Грешняков Г. В., Дубицкий С. Д. Математическое моделирование электрического поля в муфтах силовых кабелей [Текст] / Г. В. Грешняков, С. Д. Дубицкий // Силовая электрика. - 2010. - № 26. - С. 88-90.

32. Гусев О. В. Акустическая эмиссия как метод исследования закономерностей деформации и разрушения при испытании композиционных материалов. Волокнистые и дисперсно-упрочненные композиционные материалы [Текст] / О. В. Гусев, А. Г. Пенкин, М. X. Шоршоров. - Москва : Наука, 1976. - С. 93 -101.

33. Давыдкин Н. Ф. Расчет огнестойкости железобетонных конструкций при стандартных и реальных температурных режимах пожара [Текст] / В. Л. Страхов,

B. О. Каледин, Вл. О. Каледин // Подземное пространство мира. - 2006. - № 1-2. -

C. 58.

34. Дискаева Е. Н. Исследование свойств приэлектродного слоя магнитной жидкости по эллипсометрическим и электрофизическим измерениям: автореферат дис. ... кандидата физико-математических наук. Ставрополь, 2006. - 22 с.

35. Евстигнеев В. В. Расчет стационарных электрических полей в квазиоднородных средах многоэлектродных композиционных электрообогревателей [Текст] / В. В. Евстигнеев, Т. М. Халина, М. В. Халин // Известия Томского политехнического университета. - 2007. Т. 311. - № 2. - С. 153-158.

36. Зенкевич, О. Метод конечных элементов в технике [Текст] : пер. с англ. / О. Зенкевич. - Москва : Мир, 1975. - 541 с.

37. Иванова Г. А. Диагностика структуры, состава и свойств полимерных композиционных материалов [Текст] / Г. А. Иванова, В. В. Мурашов, А. Ф. Румянцев, Н. Г. Файзрахманов. // Авиационные материалы и технологии. 2008. -№1. - С. 17-24.

38. Иглин С. П. Теория вероятностей и математическая статистика на базе Ма^аЬ [Текст]: учебное пособие / С. П. Иглин. - Харьков : НТУ "ХПИ". - 2006. -612 с.

39. Каледин В. О. Методика исследования полей напряжений в неоднородном горном массиве и ее приложение к задачам электроразведки полезных ископаемых [Текст] : отчет о НИР, г. р. № 01850023477, деп. ВНТИЦ, инв. №02860033206 / В. О. Каледин, В. М. Карпий,В. И. Кулаков, В. П. Ластовецкий. -Новокузнецк : СМИ, 1985. -87 с.

40. Каледин В. О. Открытая архитектура программ для математического моделирования в механике конструкций [Текст] / В. О. Каледин, Д. И. Глечиков,

B. Д. Локтионов // Вестник Московского энергетического института, 2008. - № 4. -

C. 14-20.

41. Каледин В. О. Программа и методика расчета полей электрического потенциала в массивах горных пород [Текст] : информ. листок № 26-90/ В. О. Каледин, В. А. Шеметов, В. М. Карпий. - Кемерово : Кемеровский межотраслевой территориальный центр науч.-техн. информации и пропаганды, 1990. - 3 с.

42. Каледин В. О. Разработка пакета прикладных программ для решения краевых задач электропроводности и методики его использования для интерпретации материалов мелкомасштабного заряда [Текст] : отчет о НИР, г.р.№ 01880074472, деп. ВНТИЦ, инв. № 02890056336. / В. О. Каледин, С. А. Бычков, В. А. Шеметов, В. М. Карпий, В. И. Кулаков. - Новокузнецк : СМИ, 1988. -65 с.

43. Каледин В. О. Среда визуального формирования исходной модели для

конечно-элементных расчетов [Текст] / В. О. Каледин, А. Б. Миткевич, Вл. О.

Каледин, А. Ю. Марченко // Информационные технологии и программирование.

128

Вып.1(10). Часть 2. - Москва : Московский государственный индустриальный университет, 2004. - С. 27-30.

44. Каледин В. О., Шеметов В. А. Электроразведка угольных пластов при использовании метода конечных элементов с применением сокращенной факторизационной схемы [Текст] / В. О. Каледин, В. А. Шеметов. // Горный информационно-аналитический бюллетень. Вып. 4. - Москва : МГТУ, 1996. - С. 154-157.

45. Калиткин, Н. Н. Численные методы [Текст]: учеб. пособие / Н. Н. Калиткин. — 2-е изд., исправленное. — Санкт-Петербург : БХВ-Петербург, 2011. — 586 с.

46. Каталог бесплатных программ моделирования электромагнитных полей [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://sites.google.com/site/ komputernoemodelirovanie/home/katalogi-programm/katalog-besplatnyh-programm-dla-modelirovania-elektromagnitnyh-polej, свободный.

47. Каталог коммерческих программ моделирования электромагнитных полей [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://sites.google.com/site/ komputernoemodelirovanie/home/katalogi-programm/katalog-kommerceskih-programmnyh-paketov-dla-modelirovania-elektromagnitnyh-polej, свободный.

48. Кобелева С. П. Методы измерения электрофизических параметров монокристаллического кремния (Обзор) [Текст] / С. П. Кобелева // «Заводская лаборатория. Диагностика материалов» № 1. . - 2007. Т. 73. - С. 60-67.

49. Ковтонюк Н. Ф., Концевой Ю. А. Измерение параметров полупроводниковых материалов [Текст] / Н. Ф. Ковтонюк, Ю. А. Концевой. -Москва : Металлургия, 1970. - 83 с.

50. Козлов А. Н. Корпус ракетного двигателя твердого топлива с экраном для защиты от сверхвысокочастотного излучения [Текст] / А. Н. Козлов, О. В. Кучевасов, А. П. Рыбаков, Н. А. Рыбаков, A. J1. Погудин, О. Ю. Вологжанин. -патент на изобретение RUS 2379538 04.05.2008.

51. Кочур А. Г. Оценка возможности обнаружения горизонтального

подповерхностного слоя грунта с иным удельным сопротивлением методом

вертикального электрического зондирования [Текст] / А. Г. Кочур, 3. С.

129

Лапченкова, В. А. Явна // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения.. - 2014. - № 1 (53). - С. 108-113.

52. Круг Г. К. Планирование эксперимента в задачах идентификации и экстраполяции [Текст] / Г. К. Круг, Д. А. Сосулин, В. А. Фамусов. - Москва : Наука, 1977.-207 с.

53. Крюкова Я. С. Определение эффективной электропроводности микронеоднородной среды. Влияние высокоэнергетических воздействий на структуру и свойства конструкционных материалов [Текст]: в 2-х т. / Под ред.

B.Е. Громова. - Новокузнецк: Изд-во «СибГИУ». Т. 2. 2013. - С. 263-269.

54. Крюкова Я. С. Оценка влияния расстояний между включениями в периодически неоднородной среде на эффективные коэффициенты электропроводности среды [Текст] / Я. С. Крюкова, В. О. Каледин, Т. В. Бурнышева // Вестник Восточно-Казахстанского государственного технического университета им. Д. Серикбаева. Научный журнал., г. Усть-Каменогорск. - 2013. -№5. - С. 193-198.

55. Крюкова Я. С. Программная система для алгоритмизации численного решения задач механики сплошной среды [Текст] / В. О. Каледин, Я. С. Крюкова, Н. В. Нагайцева, Е. В. Равковская // Известия Алтайского государственного университета.-2013. Т. 1. -№ 1 (81). -С. 161-164.

56. Крюкова Я. С. Решение задачи электропроводности методом конечных элементов. Инновации молодых [Текст] : сб. науч. тр. / под общ. Ред. Ф. И. Иванова, В. В. Дмитриева. - Новокузнецк : Изд-во «НФИ КемГУ», 2013. -

C. 126-133.

57. Крюкова Я. С. Эффективные коэффициенты электропроводности кусочно-однородной среды [Текст] / Т. В. Бурнышева, В. О. Каледин, Я. С. Крюкова // Научн.-техн. вест. Поволжья. - 2013. - № 2. - С. 146-149.

58. Крюкова Я.С. Исследование влияния структурных параметров периодически неоднородной среды на эффективные коэффициенты электропроводности / Я. С. Крюкова, В.О. Каледин, С.Г. Рудаков. Научный

вестник Новосибирского государственного технического университета. 2014. №1 (54). С. 88-92.

59. Купалян С. Д. Теоретические основы электротехники [Текст] / С. Д. Купалян, ч. 3, Электромагнитное поле. - Москва : Мир, 1970. - 541 с.

60. Ланге Ю. В. Акустические низкочастотные методы и средства контроля многослойных конструкций [Текст] / Ю. В. Ланге. - Москва : Машиностроение, 1991.-272 с.

61. Ланге Ю. В. О фрикционных шумах при дефектоскопии импедансным и велосиметрическим методами [Текст] / Ю. В. Ланге. // Дефектоскопия. 1972. -№3. - С. 34-36.

62. Марьин Б. Л. Акустическая эмиссия в экспериментальном материаловедении [Текст] / Б. Л. Марьин, Н. А. Семашко, В. И. Шпорт. - Москва : Машиностроение, 2002. - 239 с.

63. Морозов Г. А. Неразрушающий контроль толщины внутренних стенок системы охлаждения лопаток [Текст] / Г. А. Морозов, Е. И. Косарина, В. П. Носов // Авиационные материалы и технологии. - 2001. - № 1. - С. 100-106.

64. Мурашов В. В. Определение физико-механических характеристик и состава полимерных композиционных материалов акустическими методами [Текст] / В. В. Мурашов // /В сб. Авиационные материалы и технологии: Юбилейный науч.-технич. сб. (приложение к журналу «Авиационные материалы и технологии»). -Москва : ВИАМ, 2012. - С. 465^75.

65. Мурашов В. В., Манаева 3. И. Акустические методы и средства неразрушающего контроля изделий из полимерных композиционных материалов и многослойных клееных конструкций [Текст] / В. В. Мурашов, 3. И. Минаев //Авиационная промышленность. - 1982. - № 8. - С. 61-66.

66. Мурашов В. В., Румянцев А. Ф. Дефектоскопия и диагностика полимерных композиционных материалов акустическими методами [Текст] / В. В. Мурашов, А. Ф. Румянцев // В сб. «75 лет. Авиационные материалы. Избранные труды «ВИАМ» 1932-2007»: Юбилейный науч.-технич. сб. . - Москва : ВИАМ, 2007. -С. 342-347.

67. Мурашов В.В. Неразрушающий контроль заготовок и деталей из углерод-углеродного композиционного материала многоразового космического корабля «Буран» [Электронный журнал] / В. В. Мурашов. // Труды ВИАМ. 2013. - №4. -Режим доступа: Ьир:/Мат-шогк8.ги/ш/аг11с1е8?агМс1=25, свободный.

68. Неразрушающий контроль и диагностика. Справочник. [Текст] / под ред. В. В. Клюева. 2-е изд., испр. и доп. - Москва : Машиностроение, 2003. - 656 с.

69. Неразрушающий контроль: Справочник в 8 т. [Текст] / под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 3. И. Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. Ультразвуковой контроль. 2-е изд., испр. - Москва : Машиностроение, 2008. - 864 с.

70. Неразрушающий контроль: Справочник в 8 т. [Текст] / под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 5: В 2 кн. Кн. 2: Электрический контроль. /К.В. Подмастерьев, Ф.Р. Соснин, С.Ф. Корндорф, Т.Н. Ногачева, Е.В. Пахолкин, Л.А. Бондарева, В.Ф. Мужицкий. - Москва : Машиностроение, 2004. - 679 с.

71. Оден, Дж. Конечные элементы в нелинейной механике сплошных сред [Текст] : пер. с англ. / Дж. Оден. - Москва : Мир, 1976. - 464 с.

72. Павлов Л. П. Методы измерения параметров полупроводниковых материалов [Текст] / Л. П. Павлов. - Москва : Высшая школа, 1987. - 239 с.

73. ПБ-03-593-03. Правила организации и проведения акустико-эмиссионного контроля сосудов, аппаратов, котлов и технологических трубопроводов [Текст] -Утверждены постановлением Госгортехнадзора России от 09.06.03 № 77. -Москва : ПИО ОБТ, 2003. - 64 с.

74. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий: Справочник [Текст] / под ред. В.В. Клюева. - Москва : Машиностроение, 1976. - 260 с.

75. Райбман Н. С. Что такое идентификация [Текст] / Н. С. Райбман. - Москва : Наука, 1970.-345 с.

76. Редозубов А. А. Электроразведка. Электроразведка переменным током: учебное пособие для студентов специальности 130201 "Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых" [Текст] / А. А. Редозубов. - Екатеринбург: Федеральное агентство по образованию, Гос.

образовательное учреждение высш. проф. образования "Уральский гос. горный ун-т", 2008.-207 с.

77. Салова И. А., Хрущев В. В. Моделирование в ЕЬС1ЛГ. [Текст] / И. А. Салова, В. В. Хрущев. - Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения. - 2007. - № 26. - 54 с.

78. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов [Текст] : пер. с англ. / Л. Сегерлинд. - Москва : Мир, 1979. - 392 с.

79. Сендецки Дж. Композиционные материалы. - В кн: Механика композиционных материалов: В 8 т. [Текст] / Дж. Сендецки. - Москва : Мир. Т. 2. 1975.-С. 13-21,61-101.

80. Симбирская Л. М. Экспериментально-теоретический метод исследования механизма поворота экскаваторов: автореферат дис. ... кандидата технических наук. Харьков 1984. - 22 с.

81. Сокольников И. С. Тензорный анализ. Теория и применения в геометрии и в механике сплошных сред [Текст] / И. С. Сокольников. - Москва : Наука, 1971 . -376 с.

82. Соловейчик Ю. Г. Компьютерное моделирование геоэлектромагнитных полей в трехмерных средах методом конечных элементов [Текст] / М. Г. Персова, Ю. Г. Соловейчик, Г. М. Тригубович // Физика Земли. - Москва : Академический научно-издательский, производственно-полиграфический и книго-распространительский центр РАН "Издательство "Наука", 2011. - № 2. - С. 3-14.

83. Соловейчик Ю. Г. Метод конечных элементов для скалярных и векторных задач [Текст] / Ю. Г. Соловейчик, М. Э. Рояк, М. Г. Персова. - Новосибирск : НГТУ, 2007. - 896 с.

84. Соловейчик Ю. Г. Об одном подходе к решению трехмерной обратной задачи электромагнитного зондирования земли становлением поля [Текст] / Ю. Г. Соловейчик, Г. М. Тригубович, А. В. Чернышев, М. Э. Рояк // Сибирский журнал индустриальной математики. 2003. Т. 6. - № 1. - С. 138-153.

85. Соловейчик Ю. Г. Программные комплексы конечно-элементного

моделирования электромагнитных полей в технических устройствах и в задачах

133

геоэлектрики [Текст] / М. Г. Персова, Ю. Г. Соловейчик, В. М. Абрамов, Д. В. Вагин, П.А. Домников // Вестник Новосибирского государственного университета. Серия: Информационные технологии. 2012. Т. 10. - № 2. -С. 34-43.

86. Стогний В. В. Электроразведка: принципы измерения и аппаратура : учебное пособие [Текст] / В. В. Стогний. - Краснодар: М-во образования и науки Российской Федерации, Кубанский гос. ун-т, 2009. - 207 с.

87. Сурин В. И., Евстюхин Н. А. Электрофизические методы неразрушающего контроля и исследования реакторных материалов [Текст] : учебное пособие / В. И. Сурин, Н. А. Евстюхин. - Москва : МИФИ, 2008. - 168 с.

88. Шумакова О. П. Решение обратных задач при идентификации эмпирических моделей предсказания давления насыщенных паров индивидуальных веществ детерминированный подход) [Текст] : учебное пособие / Т.Н. Гартман, В.Н. Калинкин, О.П. Шумакова. - Москва : РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2002. - 43 с.

89. Фейнман Р. Фейнмановские лекции по физике: Вып.5. Электричество и магнетизм [Текст] : пер. с англ. / Р. Фейнман, Р. Б. Лейтон, М. Сэндс . - 3-е изд . -Москва : Эдиториал УРСС, 2004 . - 304 с.

90. Шеметов В.А. Моделирование кусочно-неоднородного массива горных пород применительно к задачам электроразведки при помощи метода конечных элементов // Издательство СО РАН НИЦ ОИГГМ СО РАН. Новосибирск: 1998. -Т. 39. - Геология и геофизика. - №. 2. - С. 250-259.

91. Шкатов П. Н. Измерение глубины и угла наклона поверхностных трещин электропотенциальным методом [Текст] / П. Н. Шкатов, П. И. Черненко // Вестник Московского государственного университета приборостроения и информатики. Серия: Приборостроение и информационные технологии. - 2013. -№ 44. - С. 72-77.

92. Шкатов П. Н. Исследование влияния кривизны поверхности при измерении

глубины поверхностных трещин электропотенциальным методом [Текст] / П. Н.

Шкатов, А. А. Елисов // Вестник Московского государственного университета

134

приборостроения и информатики. Серия: Приборостроение и информационные технологии. - 2013. - № 44. - С. 66-71.

93. Шурина Э. П. Моделирование электромагнитных полей в среде с анизотропной электропроводностью [Текст] / Э. П. Шурина, Н. В. Орловская, М. И. Эпов // Вычислительные технологии. - 2006. Т. 11. - № 3. - С. 99-116.

94. Шурина Э. П. Использование векторного метода конечных элементов для численного решения квазистационарных уравнений максвелла [Текст] / Э. П. Шурина, О. В. Нечаев, М. П. Федорук // Вычислительные технологии. - 2004. Т. 9.-№5.-С. 73-81.

95. Шурина Э. П. Моделирование нестационарного электромагнитного поля методом векторных конечных элементов с использованием декомпозиции области [Текст] / Э. П. Шурина, М. В. Пузанов, М. И. Эпов // Вычислительные технологии. - 2006. Т. 11. - № 3. - С. 99-116.

96. Электрическое поле переменных токов [Электронный ресурс] // ELCUT. -Режим доступа: http://www.elcut.ru/ac_cond_r.htm, свободный.

97. Юхацкова О. В. Акустический односторонний контроль сложных многослойных конструкций из ПКМ [Текст] / О. В. Юхацкова, JI. А. Соболь, Ю. В. Антипов, С. Н. Сычугов //33 ежегодная международная научно-практическая конференция и блиц-выставка «Композиционные материалы в промышленности» (Славполиком), Ялта, Крым, 30.05-05.06. 2013г., С. 339-342.

98. ASTM F. Test Methods for Measuring Resistivity of Silicon Wafers with an In Line Four-Point Probe. Annual Book of ASTM Standard. V. 10.05.

99. ASTM F-43. Test Methods for Resistivity of Semiconductor Materials. Annual Book of ASTM Standard. V. 10.05.

100. Cook R. D. Finite Element Modeling for Stress Analysis [Текст] / R. D. Cook. -New York : John Wiley & Sons, Ltd., 1995. - 320 p.

101. Runyanan W.R., Shaffner T.J. Semiconductor measurements & instrumentation. — New York : McGraw-Hill, 1998. — 454 p.

102. Systems and Multiphysics [Электронный ресурс] // ANSYS. - Режим доступа: http://www.ansys.com/staticassets/ANSYS/staticassets/resourcelibrary/brochure/system s-and-multiphysics-solutions.pdf, свободный.

ПРИЛОЖЕНИЕ Сведения об использовании результатов диссертации

Открытое акционерное общество ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ СПЕЦИАЛЬНОГО МАШИНОСТРОЕНИЯ ОАО «ЦНИИСМ» уя.Заводская, г.Хотьково, Московская обл., 141371 Тел.[phone], факс [phone] телетайп 846203 «Заря» e-mail: t3niism@tsrm sm.ru http: www.tsailsm.ru ИНН/КПП 5042003203 /504201001

«_»___________20_г. № -

L-la -Nk_от ____

УТВЕРЖДАЮ

вый заместитель альнош директора авного/конструктора

<ЦГО^СМ» /

в

А.А. Кулько ^ 2014г.

А К Т № £5*

об использовании результатов диссертационной работы Крюковой Яны Сергеевны на тему: «Математические модели и методы в задачах диагностики расслоений тонкостенных элементов конструкций из электропроводных композиционных материалов», представленной на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.18 - Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Комиссия в составе: Главный инженер Заместитель начальника отделения Начальник отдела

Пичуги я А.Н.

Хузин Р.К. Будадин О.Н.

констатирует использование при отработке методов неразрушающего контроля новых материалов и изделий следующих результатов диссертационной работы «Математические модели и методы в задачах диагностики расслоении тонкостенных элементов конструкций из

электропроводных композиционных материалов», выполненной в 2011-2014 г. аспирантом кафедры математики и математического моделирования Новокузнецкого института (филиала) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения «Кемеровский государственный университет» Крюковой Яной Сергеевной в работе ОАО «ЦНИИСМ»:

- математическая модель распространения низкочастотного тока композиционном материале, армированном волокнами, с пористым токопроводящим связующим, при точечных источниках тока на поверхности, в котором волокна и связующее считаются изотропными, а армирование волокном - периодическим;

- методика экспериментальных исследований и диагностики дефектов сплошности в тонкостенных конструкциях из проводящих композиционных материалов (углепластики), основанная на математическом моделировании поля электрического потенциала.

А,Н. Пичугин

Р К. Хузин О.Н. Будадин

Главный инженер

Заместитель начальника отделения

Начальник отдела

УТВЕРЖДАЮ

Зам. директора по научной работе,

об использовании результатов диссертации Крюковой Я.С. «Математические модели и методы в задачах диагностики расслоений

тонкостенных элементов конструкций из электропроводных композиционных материалов» при выполнении НИОКР, проводимых Новокузнецким институтом (филиалом) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кемеровский государственный университет»

При выполнении научно-исследовательских работ, проводимых на кафедре математики и математического моделирования Новокузнецкого института (филиала) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кемеровский государственный университет», использованы основные результаты диссертации Крюковой Я.С. «Математические модели и методы в задачах диагностики расслоений тонкостенных элементов конструкций из электропроводных композиционных материалов»: методика математического моделирования, программа для ЭВМ, методика формирования данных для идентификации математической модели протекания тока в тонкостенном элементе, алгоритм обнаружения дефектов сплошности в тонкостенных конструкциях из проводящих композитов и результаты численного моделирования.

Указанные результаты использованы:

1) в хоздоговорной опытно-конструкторской работе «Разработка программы и методики предварительных комплексных испытаний опытных образцов в части разработки программного обеспечения для

идентификационных расчетов неохлаждаемых насадков и вставок и для количественной оценки работоспособности контролируемых изделий» по договору №12-05/8-14 от 25.02.2014 г. (г. Хотьково). При выполнении ОКР использованы: математическая модель низкочастотного тока в армированном композиционном материале, методика локализации расслоений, комплекс программ «Композит НК Электро»;

2) в учебном процессе при выполнении лабораторных работ по дисциплине «Вычислительный эксперимент» в Новокузнецком институте (филиале) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Кемеровский государственный университет».

Результаты опубликованы в ряде-печатных работ, в том числе б пяги статьях в периодических изданиях из перечня ВАК:

1. Каледин В. О. Программная система для алгоритмизации численного решения задач механики сплошной среды [Текст] / В. О. Каледин, Я. С. Крюкова, Н. В. Нагайцева, £. В. Равковская // Известия Алтайского государственного университета. - 2013. Т. 1. - № 1 (81). - С. 161-164.

2. Бурнышева Т. В. Эффективные коэффициенты электропроводности кусочно-однородной среды [Текст] / Т. В. Бурнышева, В. О. Каледин, Я. С. Крюкова // Научн.-техи. вест. Поволжья. - 2013. - № 2. - С. 146-149.

3. Каледин В. О. Исследование влияния структурных параметров периодически неоднородной среды на эффективные коэффициенты электропроводности [Текст] / В.О. Каледин, Я. С. Крюкова, С.Г. Рудаков // Научный вестник Новосибирского государственного технического университета. 2014. №1 (54). С. 88-92.

4. Каледин В. О. Идентификация модели ноля точечных источников тока в ортотропном цилиндре [Текст] / В.О. Каледин, Я. С. Крюкова, Е.В. Вячкина, Н.Ю. Сидоренко // Всстник Кемеровского • государственного университета. 2014. №3 (59). Т. 3. С. 107-112.

5. Будадин О.Н. Неразрушающий контроль конструкций из углеродных материалов на основе регистрации поля точечных источников тока [Текст] / О.Н. Будадин, A.A. Кульков, В.О. Каледин, Я. С- Крюкова // Контроль. Диагностика. 2015. №1. С. 46-52.

Зав. кафедрой математики и математического моделирования канд. техн. наук, доцент