Influence of Geometry and Boundary Conditions in Area of Cohesion between Materials on the Reflection of an Ultrasonic Beam. Part 1. Theoretical Research
Another Title
Влияние геометрии и граничных условий в области сцепления материалов на рассеяние ультразвуковых волн. Ч. 1. Теоретическое моделирование
Bibliographic entry
Influence of Geometry and Boundary Conditions in Area of Cohesion between Materials on the Reflection of an Ultrasonic Beam. Part 1. Theoretical Research = Влияние геометрии и граничных условий в области сцепления материалов на рассеяние ультразвуковых волн. Ч. 1. Теоретическое моделирование / A. R. Bayev [et al.] // Приборы и методы измерений. – 2021. – Т. 12, № 2. – С. 124-132.
Abstract
The improvement of efficiency, reliability and productivity of ultrasonic testing of objects with cohesion between materials connected by welding, soldering, gluing, etc. is 'an important problem of the modern production technologies. The purpose of the paper is to determine in 3D space the conditions for increasing the sensitivity and reliability of the flaw detection in the cohesion zone between materials when the form of defect interface can be different. In the first part of the theoretical study the features of the formation of the acoustic fields of ultrasonic waves scattered from solid's interface when spot of an acoustic beam crosses the boundary of the defective region in the shape of an ellipse or a long strip have been investigated. In this case, the boundary conditions in the defect area change discretely or linearly. It was suggested to use a phase shift between reflected waves from the defect and defect-free interfaces as the more informative parameter depending on the cohesion between materials. There is shown that there are conditions to achieve sufficiently high sensitivity detection of interface defects when the scattered waves receiving are to be at angles outside the main directivity lobe of the scattering field pattern. The evolution features of the scattering field structure which are needed for the development of the method of evaluation the cohesion of materials have been got.
Abstract in another language
Повышение эффективности, надёжности и производительности ультразвукового контроля соединения материалов сваркой, пайкой, склеиванием и др. является важной народнохозяйственной задачей. Цель работы состояла в установлении условий повышения чувствительности и достоверности обнаружения дефектов сцепления материалов на основе моделирования полей ультразвуковых мод, рассеянных дефектами разной геометрии. Впервые в максиальном приближении выполнен расчёт и анализ полей рассеяния ультразвуковых волн при перемещении пятна акустического луча в виде эллипса или длинной полосы относительно дефектной области с дискретными и плавно изменяющимися в ней граничными условиями. Для характеристики последних с точки зрения взаимодействия упругой волны с границей сред предложено использовать преимущественно фазовый сдвиг θ между волнами, рассеянными от дефектной и бездефектной границы, существенно сказывающийся на изменении параметров результирующего поля рассеяния в его периферийной зоне. Т. е., θ является важным параметром, характеризующим степень сцепления материалов и оказывающим превалирующее влияние на чувствительность предлагаемого метода обнаружения слабо выявляемых дефектов. Установлены особенности эволюции структуры полей рассеяния, являющиеся первичными для разработки методик контроля сцепления материалов предложенным методом. При достаточно малых значениях угла приёма ультразвуковых колебаний в меридиональной плоскости максимум чувствительности измерений достигается в динамическом режиме и приёме рассеянных волн под азимутальными углами, соответствующими 1-му экстремуму диаграммы направленности поля рассеяния опорного акустического луча.
View/
Collections
- Т. 12, № 2[9]