179
пролегания, наличия дефектов, разрывов, врезок и т.п.)
существенно влияет слабой, когда в непосредственной
близости с контролируемым объектом проходит
множество металлических инженерных коммуникаций и
различных трасс – кабели связи, силовые кабели, трубы
тепло- водо- и газоснабжения [2].
Данная исследовательская работа основывается на
виброакустическом методе неразрушающего контроля
заглубленных
трубопроводов.
Анализируемым
физическим параметром при этом является фазовая
скорость распространения бегущих волн Лэмба, которая
позволяет проследить за изменением параметров стенок
трубопровода [3].
Формула для определения фазовой скорости
распространения волн представлена в виде:
1 2
2
(1 )
C C p
−
=
−
(1)
где
C
p
– скорость распространения продольных волн;
– коэффициент Пуассона.
VI.
П
РАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Численные
исследования
различных
внешних
факторов
на
виброакустические
параметры
энергетических трубопроводов стоит начать с уравнения,
описывающего распространение упругих волн в
однородных по структуре пластинах через скалярный
φ
л
и
векторный потенциал
ψ
л
, который согласно [4] имеет вид:
0
2
=
+
Л l
Л
k
(2)
2
0
Л t
Л
k
+ =
(3)
Волновые числа соответственно продольных и
поперечных волн:
2
2
k
v
l
л
=
+
(4)
2
k
f
t
=
(5)
где
ρ
– плотность среды;
λ
л
и
2μ
– упругие постоянные.
Проведенный в [5] анализ всех возможных типов волн,
которые возбуждаются и распространяются в пластинах,
показывает,
что
в
общем
случае
скорости
распространения
C
S
зависят от толщины пластины,
упругих свойств материала и частоты волны
f
. Причем
максимально возможная величина
C
S
не превышает
скорости продольной волны в бесконечном пространстве.
В целях проверки теоретического анализа, в качестве
экспериментальной модели исследования предлагается
использовать неметаллическую трубу длиной в 1 метр и
диаметром в 10 сантиметра. На расстоянии 5 сантиметров
от начала устанавливается излучатель с заданной рабочей
частотой. На поверхности на известной длине расположен
пьезоэлектрический датчик, который регистрирует
проходящий сигнал от излучателя. Путем перемещения
датчика вдоль трубопровода с шагом в 1 сантиметр
определяется скорость исследуемой волны Лэмба. Таким
образом определяется зависимость изменения скорости
распространения самой быстрой симметричной моды от
толщины трубопровода. При наличии дефекта на
трубопроводе, зависимость изменения скорости волны
представляется неоднородной и отличающейся от
эталонной.
Беря во внимание описанные в [5] формулы,
представляется возможным оценивать суммарную
площадь дефектной зоны при последовательном
прозвучивании участков объекта волнами Лэмба и
измерении времени распространения сигнала, а затем
восстановлении искомой характеристики. Выражение для
оценки площади дефектов может быть представлено в
виде:
0
0
0
0
2
*
1
1 2
2
(
1)
(
)
S
i
j
S
nj
j
i
i
S
C
t
S
S
jd
t
d
C C
t
=
=
=
−
=
(6)
где
L –
длина участка пластины,
d –
ширина участка
пластины,
i
– количество протяженных зон,
l
i
– длина
дефектов,
t
2
–
время распространения волны,
t
nj
– время
распространения волны через двуслойную пластину.
VII.
В
ЫВОДЫ
Применение данной методики дает возможность
использовать её для контроля многослойных объектов, не
пластинчатых и слоистых цилиндрических изделий, к
коим и относятся трубопроводы, с характерным
поперечным размером [5].
Список литературы
[23]
Афанасьев
В.Б.,
Чернова
Н.В.
Современные
методы
неразрушающего контроля // Успехи современного естествознания.
– 2011. – № 7 – с. 73–74.
[24]
Гапоненко С.О., Кондратьев А.Е. Акустический метод определения
скрытых полых объектов сложной формы / Международный
Издательский Дом «Lambert Academic Publishing» (Германия). –
2014. – 136 с. – ISBN: 3659308668ISBN-13(EAN): 9783659308666.
[25]
Ибадов А.А., Гапоненко С.О., Нигматулина А.Ф. Основные методы
диагностирования заглубленных трубопроводов // Научному
прогрессу – творчество молодых, 2018. – 83-85. – ISSN 2415-7996.
[26]
Викторов И.А., Звуковые поверхностные волны в твердых телах/
И.А. Викторов. – М.: Наука, 1981.
[27]
Баев А.Р., Прохоренко П.П. Особенности распространения волн
Лэмба в тонких двуслойных материалах // Вестник БНТУ. – №4 –
2008. – с.52-55.
