О нелинейном акустическом параметре при деформировании сплава АМГ61
Автор: Иляхинский А.В., Родюшкин В.М.
Статья в выпуске: 3, 2020 года.
Бесплатный доступ
При исследовании процесса деформирования используются различные акустические эффекты. Акустическая эмиссия наиболее часто упоминается в исследованиях процесса деформирования, а эффекты, связанные с нелинейными свойствами деформируемого металла, являются предметом изучения. Эти свойства реальных твердых тел приводят к нелинейным акустическим эффектам взаимодействия упругих волн, запрещенных теорией упругости однородного изотропного тела. В работе решается практическая задача использования принципов нелинейной акустики при исследовании процесса деформирования образцов сплава АМг61. Для контроля состояния сплава использована поверхностная упругая волна. Процесс распространения упругой волны в деформируемом сплаве АМГ61 в силу нелинейных эффектов сопровождается генерацией удвоенной частоты, как продольной составляющей волны, так и сдвиговой, «запрещенной» уравнениями классической теории упругости. Возбуждение и прием в образцах проводилось пьезоэлектрическими преобразователями (ПЭП). Для возбуждения поверхностной акустической волны (ПАВ) использовался клиновый преобразователь с резонансной частотой 1 МГц, прошедшая ПАВ регистрировалась клиновым преобразователем с резонансной частотой 2 МГц. Обоснована методика контроля нелинейного акустического параметра по отношению амплитуд первой и второй гармоник, измеряемого в течение всего процесса деформирования. Разработано экспериментальное устройство, позволяющее контролировать НАП в процессе изменения структурного состояния металла образца. Приводятся результаты экспериментального исследования нелинейного акустического параметра при деформировании сплава АМг61. Показано, что нелинейный акустический параметр, наравне с активностью акустической эмиссии, чувствителен к смене механизмов эволюции дефектной структуры. Зафиксировано формирование скачка нелинейности в процессе деформирования сплава АМг61, что может свидетельствовать о перестройке структуры металла. Представленные данные демонстрируют увеличение акустической нелинейности в металле на различной стадии деформирования: как на ранних стадиях упругопластического деформирования, так и на стадии предразрушения, что может использоваться в качестве прогностического критерия.
Деформирование, сплав амг61, упругая волна, преобразователь, гармоника, нелинейность, устройство, акустическая эмиссия, измерение, контроль
Короткий адрес: https://sciup.org/146282003
IDR: 146282003 | DOI: 10.15593/perm.mech/2020.3.05
Список литературы О нелинейном акустическом параметре при деформировании сплава АМГ61
- Акустические свойства малоуглеродистой стали на различных стадиях разрушения / Л.Р. Ботвина [и др.] // Деформация и разрушение. – 2005. – № 4. – С. 35–41.
- Плотников В.А., Макаров С.В. Акустическая эмиссия и деформационные процессы в алюминии при высоких температурах // Изв. вузов. Физика. – 2005. – № 11. – С. 33–38.
- Беликов В.Т., Рывкин Д.Г. Исследование режимов развития процесса разрушения на основе данных наблюдений акустической эмиссии // Физ. мезомех. – 2017. – Т. 20, № 4. – С. 77–84.
- Зарембо Л.К., Красильников В.А. Введение в нелинейную акустику. – М.: Наука, 1966. – 309 с.
- Коробов А.И., Агафонов А.А., Изосимова М.Ю. Нелинейные упругие волны в твердотельном изотропном клине с дефектами // Журнал технической физики. – 2018. – Т. 88, вып. 3. – С. 385–391.
- Генерация третьей гармоники и акустическая нелинейность высших порядков в твердых телах / Е.М. Баллад [и др.] // Вестник Московского университета. Серия 3. Физика. Астрономия. – 2001. – № 6. – С. 44–48.
- Иляхинский А.В., Родюшкин В.М. Экспериментальные исследования влияния повреждаемости стали на закономерности распространения поверхностных волн // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. – 2018. – № 3. – С. 36–43.
- Асаинов А.Ф., Ко Сел Лен, Солодов И.Ю. Нелинейное рассеяние поверхностных акустических волн механическими дефектами твердого тела // Акустический журнал. – 1993. – Т. 39, вып. 4. – С. 592–597.
- Назаров В.Е., Сутин А.М. Генерация гармоник при распространении упругих волн в твердых нелинейных средах // Акустический журнал. – 1989. – Т. 35, вып. 4. – С. 711–716.
- Экспериментальное исследование нелинейных акустических эффектов в зернистых средах / В.Ю. Зайцев [и др.] // Акустический журнал. – 2005. – Т. 51, вып. 5. – С. 633–644.
- Коробов А.И., Прохоров В.М. Нелинейные акустические свойства алюминиевого сплава B95 и композита B95 // Акустический журнал. – 2016. – № 6. – С. 661–667.
- Руденко О.В. Гигантские нелинейности структурнонеоднородных сред и основы методов нелинейной акустической диагностики // УФН. – 2006. – Т. 176, № 1. – С. 77–95.
- Зарембо Л.К., Красильников В.А. Нелинейные явления при распространении упругих волн в твердых телах // УФН. – 1970. – Т. 102, № 4. – С. 549–586
- Бакушев С.В. Продольно-поперечные волны деформаций слабого разрыва // Проблемы прочности и пластичности. – 2014. – Т. 76. – С. 114–121.
- Доронин А.М., Ерофеев В.И. Генерация второй гармоники сдвиговой волны в упругопластической среде // Письма о материалах. – 2016. – Т. 6, № 2. – С. 102–104.
- Генерация сдвиговых волн удвоенной частоты в материалах, по-разному сопротивляющихся растяжению и сжатию / В.И. Ерофеев [и др.] // Дефектоскопия. – 2006. – № 4. – С. 28–36.
- Gonchar A.V., Mishakin V.V., Klyushnikov V.A. The effect of phase transformations induced by cyclic loading on the elastic properties and plastic hysteresis of austenitic stainless steel // International Journal of Fatigue. – 2018. – Vol. 106. – P. 153–158.
- Erofeyev V.I., Monichev S.A. Elastic wave propagation in damaged materials and construction elements // Journal of the Mechanical Behavior of Materials. – 2000. – Vol. 11, no. 1–3. – P. 31–35.
- Хазов П.А. Влияние поврежденности материала на эволюцию акустической волны // Приволжский научный журнал. – 2015. – № 2. – С. 32–41.
- Yamagishi Hideki, Fukuhara Mikio Degradation behavior of moduli in extruded pure magnesium during lowto gigascale cyclic tension fatigue // Acta Materialia / Elsevier. – United Kingdom, 2012. – № 12 (60). – Р. 4759–4767.
- Fatigue Behaviors and Microstructures in an Extruded Mg-Al-Zn Alloy / Hidetoshi Somekawa, Norio Maruyama, Sachiko Hiromoto, Akiko Yamamoto, Toshiji Mukai // Materials transactions // The Japan Institute of Metals. – Japan, 2008. – № 3 (49). – Р. 681–684.
- Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. – М.: Наука, 1981. – 287 с.
- Харкевич А.А. Спектры и анализ. – М.: Книжный дом «Либроком», 2009. – 240 с.
- Ванягин А.В., Родюшкин В.М. Измерение акустической нелинейности поврежденного металла // Измерительная техника. – 2017. – № 10. – С. 42–44.
- Ширгина Н.В., Кокшайский А.И., Коробов А.И. Нелинейные упругие явления при распространении акустических волн на плоской шероховатой границе твердых тел // Ученые записки физического факультета Московского университета. – 2017. – № 4. – 1740802
- Тютин М.Р. Применение b – параметра акустической эмиссии как критерия разрушения материалов // Деформация и разрушение материалов и наноматериалов: сб. ст. Междунар. конф. – М., 2015. – С. 112–113.
- Гиляров В.Л., Слуцкер А.И., Корсуков В.Е. Пространственное и временное самоподобие в процессах разрушения и деформирования нагруженных материалов // Структура и свойства перспективных металлов и сплавов: сб. ст. XL междунар. сем. «Актуальные проблемы прочности». – Великий Новгород, 2002. – С. 10.
- Зуев А.Б., Семухин Б.С., Бушмелов К.И. Изменение скорости ультразвука при пластической деформации Аl // Журнал технической физики. – 2000. – Т. 70, вып. 1. – С. 52–56.
- Конева Н.А., Козлов Э.Б. Современная картина стадий пластической деформации // Вестник ТГУ. – 2003. – Т. 8, вып. 4. – С. 521–518.
- Зуев Л.Б., Данилов В.И. Физические основы прочности материалов. – Долгопрудный: Интеллект, 2016. – 376 с.
