Исследование с помощью численных экспериментов волновых явлений, происходящих при отражении сигналов от дефектов различного типа



С помощью описанных в [1] методов, алгоритма и программы был осуществлен ряд численных экспериментов. Их целью было изучение особенностей волновых полей в области дефекта при различных условиях возбуждения. Была принята вычислительная схема, основанная на формулировке краевой задача в виде соотношений в [2] при наличии одного горизонтального дефекта. В качестве результате вычислений рассматривались одна из важнейших характеристик волнового поля в области дефекта — диаграмма направленности излучения. Она определялась следующим образом. Вычислялись значение компонент вектора амплитуды колебаний в точках берегов дефекта и вектор с этими компонентами откладывался из одной точки — центра дефекта. Огибающая концов этих векторов и определяла искомую характеристику — диаграмму направленности.

Для проведения численного эксперимента нужно выбрать характерные значения безразмерных параметров, описывающих геометрию задачи, свойства материала и характеристики возбуждения (рис.1).

Рис. 1

Было принято, например, =1 (это соответствует квадратному сечению изделия); , (это соответствует «боковому» размещению излучателя),

, , , (это соответствует расположению дефекта в центре изделия). Указанные параметры характеризуют геометрию задачи.

Для основного материала принималось (это соответствует материалу типа стали). Это приводит к значениям . Для изучения волнового поля вблизи дефекта типа несплощность было принято например, , = , . Таким образом, предлагалось, что материал дефекта в 100 раз «мягче» и в 10 раз легче, чем основной.

Важной характеристикой возбуждения является величина , согласно с отношением . Было приятно, например, ,что означает . Поскольку принимается, что , то это означает что длина волны в два раза меньше длины дефекта.

Таким образом, мы рассматриваем случай высокочастотного или кратковолнового воздействия.

При этом имеем . Наконец, принималось, что (что соответствует нормальному нагружению излучателем) и параметр h равен h=

. Диаграмма направленности для этого случая представлена на рис.2. На рис.3 представлены результаты расчетов другой серии. Она отличается от представленной на рис.2. расположением излучателя: теперь он располагается посередине верхней кромки изделия.

Рис. 2	Рис. 3

На рис.4 и рис.5 построена диаграмма направленности для принятых выше значений параметров кроме . В место было принято т. е. длина волны теперь составляет три длины дефекта. Такое возбуждение следует признать как средневолновое. На рис. 4 построена диаграмма направленности при центральном расположении излучателя, а на рис. 5 — при боковом.

Рис. 4	Рис. 5

Во всех рассмотренных случаях диаграмма направленности строилась исходя из значений в точках границы дефекта. Определенный интерес представляет также диаграмма, построенная по значениям , отстоящих от границы дефекта на величину . В безразмерных переменных это означает, что нужно рассматривать контур, отстоящей от контура дефекта на расстояние (

) , что в рассматриваемом случае составляет ( . Применительно к рис.2.3 это составляет , а применительно к рис.4.5 составляет 1/60. На рис. 6 изображена диаграмма направленности, построенная по этим точкам в условиях рис.2.

Рис. 6

Литература:

1. Международный научный журнал «Молодой учений» N44 (491), ноябрь, 2023 г.
2. Международный научный журнал «Вестник науки» N3 [1(70)], 2024г.
3. Разыграев Н. П., Щербински Б. Г. Способ ультразвукового контроля качества материалов: Авторское свидетельство N 491092// Бюллетень изобретений. -1975 N4.