- Код статьи
- S30344980S0130308225060024-1
- DOI
- 10.7868/S3034498025060024
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 6
- Страницы
- 11-22
- Аннотация
- В рамках полуаналитической компьютерной модели, базирующейся на решении пространственной краевой задачи о взаимодействии поля воздушно-связного ультразвукового преобразователя с композитной пластиной из волоконно-армированных слоев-препрегов, исследуется влияние анизотропии композита и угла наклона бесконтактного преобразователя на диаграммы направленности, амплитудно-частотные характеристики и дисперсионные свойства возбуждаемых в пластине бегущих волн. Волновое поле описывается решением связной задачи для системы источник — акустическая среда — композитная пластина, полученным в виде контурных интегралов обратного преобразования Фурье от матрицы Грина рассматриваемой волноводной структуры и параметров источника. Применение к ним техники теории вычетов и метода стационарной фазы дает явное физически наглядное представление для бегущих волн, бесконтактно возбуждаемых в композитной пластине. На этой основе определяются значения оптимальных углов наклона преобразователя для возбуждения волн требуемого типа на заданных центральных частотах. Приводятся численные результаты, иллюстрирующие зависимость амплитудно-частотных характеристик возбуждаемых волн и оптимального угла наклона преобразователя от упругих свойств и строения образцов.
- Ключевые слова
- бесконтактный ультразвуковой контроль упругие анизотропные волноводы интегральные и асимптотические представления бегущие волны оптимальный угол наклона
- Дата публикации
- 18.04.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 6
Библиография
- 1. Rubino F., Nisticó A., Tucci F., Carlone P. Marine Application of Fiber Reinforced Composites: A Review // J. Mar. Sci. Eng. 2020. V. 8 (1). Article number 26.
- 2. Khan F., Hossain N., Mim J.J.,Rahman Sm.M., Iqbal Md.J., Billah M., Chowdhury M.A. Advances of composite materials in automobile applications — A review // Journal of Engineering Research. 2024. (In Press)
- 3. Ince C., Peerzada M., Mathews L.D., Pai A.R., Al-qatatsheh A., Abbasi S., Yin Y., Hameed N., Duffy A.R., Lau A.K., Salim N.V. Overview of emerging hybrid and composite materials for space applications // Adv. Compos. Hybrid. Mater. 2023. V. 6. Article number 130.
- 4. Raghavan A., Cesnik C.E.S. Review of Guided-Wave Structural Health Monitoring // The Shock and Vibration Digest. 2007. V. 39. P. 91—114.
- 5. Giurgiutiu V. Structural health monitoring with piezoelectric wafer active sensors. Oxford, UK: Elsevier Academic Press, 2014. P. 1024.
- 6. Farlow R., Kelly S.P., Hayward G. Advances in air coupled NDE for rapid scanning applications //1994 Proceedings of IEEE Ultrasonics Symposium. 1994. V. 2. P. 1099—1102.
- 7. Grandia W., Fortunko C. NDE applications of air-coupled ultrasonic transducers // IEEE Ultrasonic Symposium, Proceedings. 1995. V. 1. P. 697—709.
- 8. Castaings M., Cawley P. The generation, propagation, and detection of Lamb waves in plates using air-coupled ultrasonic transducers // J. Acoust. Soc. Am. 1996. V. 100. No. 5. P. 3070—3077.
- 9. Safaeinili A., Lobkis O.I., Chimenti D.E. Quantitative materials characterization using air-coupled leaky Lamb waves // Ultrasonics. 1996. V. 34. P. 393—396.
- 10. Дерусова Д.А., Нехорошев В.О., Шпильной В.Ю., Raut A.V. Применение импульсного газоразрядного электроакустического преобразователя для задач дефектоскопии // Дефектоскопия. 2024. № 12. С. 30—43.
- 11. Derusova D.A., Vavilov V.P., Nekhoroshev V.O., Shpil’noi V.Yu. Characterizing air-coupled gas discharge acoustic transducers by using scanning laser Doppler refracto-vibrometry // Optics and Lasers in Engineering. 2024. V. 175. Article number 108043.
- 12. Chimenti D.E. Review of air-coupled ultrasonic materials characterization // Ultrasonics. 2014. V. 54. No. 7. P. 1804—1816.
- 13. Castaings M., Hosten B. Air-coupled measurement of plane wave, ultrasonic plate transmission for characterising anisotropic, viscoelastic materials // Ultrasonics. 2000. V. 38. P. 781—786.
- 14. Hosten B., Castaings M., Tretout H., Voillaume H. Identification of composite materials elastic moduli from Lamb wave velocities measured with single sided, contactless ultrasonic method // AIP Conf. Proc. 2001. V. 557. P. 1023—1030.
- 15. Dahmen S., Ketata H., Ben Ghozlen M.H., Hosten B. Elastic constants measurement of anisotropic Olivier wood plates using air-coupled transducers generated Lamb wave and ultrasonic bulk wave // Ultrasonics. 2010. V. 50. P. 502—507.
- 16. Takahashi T., Lematre M., Fortineau J., Lethiecq M. Elastic parameters characterization of multilayered structures by air-coupled ultrasonic transmission and genetic algorithm // Ultrasonics. 2022. V. 119. Article number 106619.
- 17. Zhang H., Liang D., Rui X., Wang Z. Noncontact damage topography reconstruction by wavenumber domain analysis based on air-coupled ultrasound and full-field laser vibrometer // Journal of Sensors. 2021. V. 21. Is. 2. P. 609.
- 18. Lingyu Yu., Wenfeng X., Hanfei M., Giurgiutiu V. Delamination imaging in composites using cross-correlation method by non-contact air-coupled Lamb waves // Smart Materials and Structures. 2023. V. 32. Article number 105013.
- 19. Kažys R., Demčenko A., Žukauskas E., Mazeika L. Air-coupled ultrasonic investigation of multi-layered composite materials // Ultrasonics. 2006. V. 44. Suppl 1. P. e819—22.
- 20. Wandowski T., Mindykowski D., Kudela P., Radzienski M. Analysis of Air-Coupled Transducer-Based Elastic Waves Generation in CFRP Plates // Sensors. 2021. V. 21. Article number 7134.
- 21. Bartoli I., Marzani A., di Scalea F.L., Viola E. Modeling wave propagation in damped waveguides of arbitrary cross-section // J. Sound Vib. 2006. V. 295. P. 685—707.
- 22. Huber A. Non-destructive testing of future rocket boosters using air-coupled ultrasound / Proceeding of the 19th World Conference on Non-Destructive Testing (WCNDT 2016). (Germany, Munich, 13—17 June 2016). 2016. P. 1—9.
- 23. Adebahr W., Bernhardt Y., Kreutzbruck M. 3D-robotized air-coupled ultrasound measurements of large components / Proceeding of the 19th World Conference on Non-Destructive Testing (WCNDT 2016). (Germany, Munich, 13—17 June 2016). 2016. P. 1—8.
- 24. Bernhardt Y., Kreutzbruck M. Integrated defect sensor for the inspection of fiber-reinforced plastics using air-coupled ultrasound // J. Sens. Sens. Syst. 2020. V. 9. P. 127—132.
- 25. Глушков Е.В., Глушкова Н.В., Ермоленко О.А. Моделирование работы бесконтактного ультразвукового преобразователя в системах активного волнового мониторинга тонкостенных конструкций // Дефектоскопия. 2022. № 8. С. 12—24.
- 26. Федоров Ф.И. Теория упругих волн в кристаллах. М.: Наука, 1965. 388 с.
- 27. Петрашень Г.И. Распространение волн в анизотропных упругих средах. Л.: Наука, 1980. 280 с.
- 28. Rokhlin S., Chimenti D., Nagy P. Physical Ultrasonics of Composites. New York, NY: Oxford University Press, 2011. 378 p.
- 29. Глушков Е.В., Глушкова Н.В., Мякишева О.А. Распределение энергии ультразвукового излучателя между бегущими волнами, возбуждаемыми в погруженном упругом волноводе // Акуст. журн. 2019. Т. 65. № 6. С. 723—735.
- 30. Glushkov E.V., Glushkova N.V., Miakisheva O.A. Backward waves and energy fluxes excited in acoustic medium with an immersed plate // Ultrasonics. 2019. V. 92. P. 158—168.
- 31. Glushkov E.V., Glushkova N.V., Eremin A.A., Miakisheva O.A. Ultrasonic inspection of anisotropic laminate plates immersed in acoustic medium // Materials Physics and Mechanics. 2019. V. 42. P. 491—501.
- 32. Ermolenko O.A., Glushkov E.V., Glushkova N.V. Ultrasonic Inspection of Fluid-Loaded Anisotropic Laminate Plates / 2024 Days on Diffraction (DD) (St. Petersburg, 10—14 June 2024). 2024. P. 25—30.
- 33. Глушков Е.В., Глушкова Н.В., Кривонос А.С. Возбуждение и распространение упругих волн в многослойных анизотропных композитах // Прикл. математика и механика. 2010. № 74. С. 297—305.
- 34. Glushkov E.V., Glushkova N.V., Eremin A.A. Forced wave propagation and energy distribution in anisotropic laminate composites // Journal of the Acoustical Society of America. 2011. V. 129. P. 2923—2934.
- 35. Глушков Е.В., Глушкова Н.В., Варелджан М.В. Сравнительный анализ эффективности программной реализации полуаналитических методов расчета волновых полей в многослойных анизотропных композитах // Вестник ЮУрГУ. Серия «Математическое моделирование и программировани» (Вестник ЮУрГУ ММП). 2022. Т. 15. № 2. С. 56—69
- 36. Christensen R.M. Mechanics of Composite Materials. N.Y.: Wiley-Interscience, 1979.
- 37. Меркулов Л.Г. Затухание нормальных волн в пластинах, находящихся в жидкости // Акуст. журн. 1964. Т. 10. № 2. С. 206—212.
- 38. Rokhlin S.I., Chimenti D.E., Nayfeh A.H. On the topology of the complex wave spectrum in a fluid-coupled elastic layer // J. Acoust. Soc. Am. 1989. V. 85. No. 3. P. 1074—1080.
- 39. Shuvalov A.L., Poncelet O., Deschamps M. Analysis of the dispersion spectrum of fluid-loaded anisotropic plates: flexural-type branches and real-valued loops // Journal of Sound and Vibration. 2006. V. 290. P. 1175—1201.
- 40. Shuvalov A.L., Poncelet O., Deschamps M. Analysis of the dispersion spectrum of fluid-loaded anisotropic plates: leaky-wave branches // Journal of Sound and Vibration. 2006. V. 296. P. 494—517.
- 41. Sessarego J.-P., Sagéloli J., Gazanhes C., Überall H. Two Scholte-Stoneley waves on doubly fluid-loaded plates and shells // J. Acoust. Soc. Am. 1997. V. 101. No. 1. P. 135—142.
- 42. Miakisheva O.A., Glushkov E.V., Glushkova N.V. Air-coupled ultrasonic inspection of anisotropic composite plates / 2020 Days on Diffraction (DD) (St. Petersburg, 25—29 May 2020). 2020. P. 79—84.
