№ 1 (2023)

Показано, что для повышения чувствительности ультразвукового (УЗ) бесконтактного теневого контроля изделий из полимерных композиционных материалов (ПКМ) необходимо разрабатывать высокочувствительные низкочастотные широкополосные бесконтактные пьезоэлектрические преобразователи (ПЭП). Рассмотрены способы обеспечения одновременно высокой чувствительности и широкой полосы УЗ бесконтактных ПЭП. Предложены и разработаны УЗ бесконтактные высокочувствительные широкополосные ПЭП, основанные на использовании технологии мозаичных контактных ПЭП, выборе оптимальных согласующих слоев и использования различных вариантов возбуждения излучающих ПЭП. Показано, что с помощью мозаичных низкочастотных широкополосных бесконтактных ПЭП возможно обеспечить высокую чувствительность контроля и обеспечить точность измерения акустических характеристик (скорости ультразвука, плотности и пр.) при УЗ низкочастотном теневом бесконтактном контроле крупногабаритных изделий из ПКМ.

Исследовали возможности использования неразрушающего акустического контроля для определения особенностей пространственного распределения локальных пластических деформаций при деформировании плоских образцов из сплава АМг61. Проанализированы методические особенности использования параметра акустической анизотропии для исследования закономерностей изменения пространственных неоднородностей поля локальных пластических деформаций. Представлена расчетно-экспериментальная методика определения параметра акустической анизотропии, позволяющая корректно определять не только ее величину, но направления локальных осей акустической анизотропии. Рассмотрены источники погрешностей предлагаемой методики, границы ее применимости, а также требования к аппаратно-программным средствам ее реализации. Результаты экспериментальных исследований, проведенные на образцах из слабо анизотропного алюминиевого сплава АМг61, сопоставлены с представлениями автоволновой механики пластичности металлов. Предложен инженерный алгоритм определения ранней локализации зон потери устойчивости при пластическом деформировании образцов. Показана возможность создания методики оценки ресурса пластичности материала при его пластическом формоизменении.

Проведены испытания на малоцикловую усталость в упругопластической области деформаций образцов из стали 09Г2С, изготовленных на лазерном 3D-принтере методом селективного лазерного сплавления (СЛС-сталь). Измерены предельные петли гистерезиса и полевые зависимости обратимой магнитной проницаемости. Установлено, что нормализация при 980 °С (1 ч) снижает предел прочности СЛС-стали 09Г2С в 2 раза (σВ = 502 МПа) и увеличивает относительное удлинение почти в 6 раз (δ = 34,6 %), приближая эту сталь к литой стали 09Г2С. Магнитные свойства (Нс, Br, µmax) литой и СЛС-нормализованной стали до и после циклических испытаний схожи. Основные изменения этих свойств как литой, так и СЛС-стали наблюдаются на начальном этапе малоцикловых испытаний, дальнейшее увеличение количества циклов (вплоть до разрушения испытуемых образцов) не приводит к их существенному изменению. Характер изменения магнитоупругого поля Hσ, определенного из экспериментальных полевых зависимостей обратимой магнитной проницаемости, во время малоцикловых испытаний для литой и СЛС-сталей кардинально различается: для литой стали 09Г2С магнитоупругое поле Hσ практически не меняется с увеличением числа циклов, тогда как для стали 09Г2С, изготовленной с помощью селективного лазерного сплавления, на первых циклах испытаний наблюдается резкое возрастание величины Hσ на 30 %, что скорее всего связано с возрастанием остаточных механических напряжений.

Для реализации методики выявления незначительных повреждений (вмятин) на дорожках подшипников качения были выбраны сверточные нейронные сети (СНС). Чтобы улучшить обучение СНС, для преобразования сигналов вибрации подшипника из изображения в одномерный временной ряд были проанализированы такие алгоритмы преобразования двухмерных изображений, как поля угловой суммы или разности Грамиана, частотно-временная диаграмма вейвлета, матрица перехода Маркова. Чтобы уменьшить объем аппаратных вычислений и сократить время обучения и валидации было использовано кусочно-постоянное представление (КПП) для максимального сжатия данных с сохранением всей информации о сигнале. Также добавляется слой пакетной нормализации для избежания проблемы насыщения градиента функции ReLU, а для преодоления нестабильности стохастического градиентного спуска с импульсом (СГСИ) при разработке СНС применяют метод минипакетов. Каждый вид изображений используется в качестве обучающей выборки, а результаты показывают, что как частотно-временная диаграмма вейвлета, так и диаграмма полей угловой суммы или разности Грамиана могут лучше определять состояние дефекта, причем частотно-временная диаграмма вейвлета была относительно лучше. При сравнении с различными рекуррентными нейросетевыми (РНС) моделями диагностики была доказана обоснованность модели. В то же время модель применяется для идентификации деградации характеристик неисправных деталей, а результаты показывают, что модель может эффективно идентифицировать деградацию внутреннего кольца, наружного кольца и тела качения, а точность для внутреннего кольца и наружного была выше. Данная статья предлагает новую методику выявления вмятин на дорожках подшипников качения.