На правах рукописи

Быченок Владимир Анатольевич

ЛАЗЕРНО-УЛЬТРАЗВУКОВОЙ МЕТОД И СРЕДСТВО КОНТРОЛЯ

ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ИЗДЕЛИЯХ

ИЗ СПЕЦИАЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Специальность 05.11.01 – Приборы и методы измерения

(механические величины)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2013 2

Работа выполнена на кафедре измерительных технологий и компьютерной томографии Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Марусина Мария Яковлевна

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук, профессор МГУ им. М.В.Ломоносова Карабутов Александр Алексеевич кандидат физико-математических наук, ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева»

Лобашев Алексей Александрович

Ведущая организация: ОАО «ПО "Севмаш"», 164500, Россия, Архангельская обл., г. Северодвинск, Архангельское шоссе, д.

Защита состоится «17» декабря 2013 г. в 16.30 на заседании диссертационного совета Д212.227.04 при Санкт-Петербургском национальном исследовательском университете информационных технологий, механики и оптики по адресу: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д. 49, ауд. 206.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СанктПетербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики.

Автореферат разослан «15» ноября 2013 г.

Ваши отзывы и замечания по автореферату (в двух экземплярах), заверенные печатью, просим направлять по адресу университета: 197101, Санкт-Петербург, Кронверкский пр., д.49, ученому секретарю диссертационного совета Д212.227.04.

Ученый секретарь диссертационного совета Д212.227.04, кандидат технических наук, доцент Киселев С.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы В настоящее время в судостроительной промышленности при производстве корабельных конструкций используются специальные материалы, например, стали марки АК, обладающие такими физикомеханическими характеристиками, как высокий предел текучести и прочности, высокий модуль упругости первого рода и др.

В процессе эксплуатации корпус корабля (особенно подводный), подвергается различным видам нагрузки – статической, динамической и циклической, которые могут привести к его разрушению. При расчетной оценке прочности корпуса корабля устанавливаются допустимые значения напряжения. Расчетные методы оценки напряженно-деформированного состояния (НДС) корабельных используют допущения, как правило, идеализирующие фактические условия их нагружения. Несовершенство методов расчета, неполное соответствие расчетных схем действительным условиям работы, неточность задания граничных условий и действующих нагрузок, изменяющихся с течением времени, дают существенные погрешности в оценке остаточных напряжений. В такой ситуации особую значимость приобретает экспериментальная оценка остаточных напряжений в изделиях из стали марки АК, основанная на использовании методов и средств неразрушающего контроля (НК), с целью получения оперативной информации о распределении остаточных напряжений в реальном сварном соединении.

Остаточные напряжения в изделиях из стали марки АК выступают в диссертации в качестве объекта научных исследований.

Анализ научно-технической литературы показал, что традиционные методы НК имеют ряд недостатков и ограничений, а их применение при контроле остаточных напряжений в изделиях из стали марки АК неэффективно. Следует отметить, что особого внимания заслуживает универсальный метод контроля и диагностики критичных элементов изделий – основанный на явлении акустоупругости, ультразвуковой метод НК, позволяющий оценивать напряженное состояние в объеме материала.

Исследованию акустоупругости посвящены многочисленные теоретические и экспериментальные работы отечественных и зарубежных ученых.

Существенный вклад в развитие теории и практики акустоупругости внесли ученые научных школ под руководством Н.П. Алешина (Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана), В.М. Бобренко (Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушающих методов и средств контроля качества материалов), А.Н. Гузя (Институт механики им. С.П. Тимошенко НАН Украины), О.И. Гуща и Ф.Г. Махорта (Институт электросварки им. Е.О.Патона НАН Украины), Н.Е. Никитиной (Нижегородский филиал Института машиностроения им. А.А. Благонравова РАН), Э. Шнайдера (Фраунгоферовский институт неразрушающего контроля, Германия) и др. Однако широкое применение метода акустоупругости сдерживается отсутствием методик контроля остаточных напряжений, учитывающих влияние внешних факторов. Необходимо обеспечить высокую точность измерения скорости распространения ультразвуковых волн на ограниченных локальных участках.

В свою очередь, активное внедрение современных альтернативных методов НК, например лазерно-ультразвукового с использованием термооптического возбуждения акустических волн, описанного А.А. Карабутовым, М.П. Матросовым, И.М. Пеливановым и др., также затруднено отсутствием метрологического обеспечения и методики контроля остаточных напряжений в изделиях из стали марки АК, что и обусловливает актуальность темы диссертационных исследований.

Лазерно-ультразвуковой метод, методика и особенности ее использования при контроле остаточных напряжений в изделиях из стали марки АК выступают в диссертации в качестве предмета научных исследований.

Цель работы – повышение качества корабельных конструкций из специальных материалов на основе применения лазерно-ультразвукового метода контроля остаточных напряжений.

Задачами исследования являются:

1) анализ современного состояния и тенденций развития методов и средств НК остаточных напряжений в корабельных конструкциях из специальных материалов;

2) обоснование возможности применения лазерно-ультразвукового метода для контроля остаточных напряжений в корабельных конструкциях из специальных материалов; метрологическое обеспечение метода, подтверждаемое результатами калибровки средств НК остаточных напряжений;

3) экспериментальное исследование зависимости скорости распространения ультразвуковых волн (УЗВ) от механических напряжений в образцах из стали марки АК с учетом их температуры; разработка методики лазерноультразвукового контроля остаточных напряжений в корабельных конструкциях из специальных материалов;

4) экспериментальная апробация методики лазерно-ультразвукового контроля остаточных напряжений в корабельных конструкциях из стали марки АК.

Методы исследования Для решения задач использовались методы теории акустики, теории оптики и теории измерений. Полученные результаты обрабатывались при помощи методов математической статистики в программной среде Exсel.

Инженерный анализ прочности выполнен с помощью программного комплекса SolidWorks.

Положения, выносимые на защиту 1. Обоснование возможности применения лазерно-ультразвукового метода для контроля остаточных напряжений в корабельных конструкциях из специальных материалов.

2. Метрологическое обеспечение лазерно-ультразвукового метода контроля остаточных напряжений, подтверждаемое результатами калибровки лазерно-ультразвукового дефектоскопа (ЛУД) УДЛ-2М с датчиком ПЛУ-6Н-02.

3. Экспериментальные зависимости для определения остаточных напряжений в изделиях из стали марки АК, учитывающие влияние температуры изделий.

4. Методика лазерно-ультразвукового контроля остаточных напряжений в корабельных конструкциях из специальных материалов.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1) корректно обоснована возможность применения лазерноультразвукового метода для контроля остаточных напряжений в корабельных конструкциях из специальных материалов. Впервые для образцов из стали марки АК получены экспериментальные зависимости скорости распространения УЗВ от напряжений и температуры;

2) разработана методика контроля остаточных напряжений в корабельных конструкциях из специальных материалов, позволяющая существенно повысить достоверность результатов, предложена специальная оснастка для ее реализации. Конструкция оснастки обеспечивает требуемое усилие прижима датчика и исключает несоосность поверхностей излучателя и приемника датчика с поверхностью объекта контроля.

Обоснованность и достоверность обеспечиваются согласованностью результатов исследований и их соответствием положениям теории акустики, теории измерений; калибровкой средства измерений (СИ) и экспериментальной апробацией разработанной методики на предприятии судостроительной промышленности.

Практическая ценность работы Проанализированы методы НК НДС металлических конструкций.

Выявлены основные преимущества лазерно-ультразвукового метода контроля остаточных напряжений в корабельных конструкциях из специальных материалов, в частности, стали АК. Отработаны основные технологические приемы проведения лазерно-ультразвукового контроля НДС корпусных корабельных конструкций на образцах, изготовленных ОАО «ПО "Севмаш"». Эти приемы могут быть использованы на различных этапах изготовления деталей и конструкций корпуса корабля при контроле НДС.

Для всестороннего метрологического обеспечения разработана методика калибровки лазерно-ультразвукового дефектоскопа УДЛ-2М с датчиком ПЛУ-6Н-02. Результаты калибровки СИ, полученные в ФГУП «ВНИИМ им.

Д.И.Менделеева», подтверждают достоверность результатов измерений, проведенных в ходе экспериментальных исследований. Получены экспериментальные зависимости для определения остаточных напряжений, учитывающие температуру изделий из стали марки АК.

Реализация результатов работы Основные результаты исследований получены в ОАО «ПО "Севмаш"», о чем свидетельствует Акт о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы (Приложение Г диссертационной работы).

Апробация результатов работы Результаты исследований докладывались на XL Научной и учебно-методической конференции НИУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2011); VIII Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, 2011);

XLI научной и учебно-методической конференции НИУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2012); I Всероссийском конгрессе молодых ученых IX Всероссийской межвузовской конференции молодых ученых (Санкт-Петербург, 2012); I Международной научно-практической конференции «Технические науки:

современные проблемы и перспективы развития» (Йошкар-Ола, 2012); XV Международной заочной научно-практической конференции «Инновации в науке» (Новосибирск, 2012); XLI Научной и учебно-методической конференции НИУ ИТМО (Санкт-Петербург, 2013); II Всероссийском конгрессе молодых ученых (Санкт-Петербург, 2013); 6-й Международной научно-технической конференции «Приборостроение–2013» (Минск, 2013).

Исследования проводились в рамках ОКР «Разработка методик, отработка и внедрение технологических процессов неразрушающего контроля качества паяных соединений камер ЖРД 14Д23 с применением ЛУД УДЛМ» (шифр «Русь») и ОКР «Разработка технологий контроля качества:

ультразвукового неразрушающего контроля сварных швов, акустико-эмиссионной диагностики сварных соединений в процессе сварки; материалов и сред, применяемых при производстве и ремонте ВВСТ; металлографического и рентгеновского контроля с применением системы цифровой обработки и расшифровки снимков; сварных швов толщиной от 100 до 300 мм с помощью линейного ускорителя УЭЛВ-10-2Д-40; радиационной дефектоскопии сварных швов металлоконструкций и отливок» (шифр «Контроль»).

Публикации По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, 4 из них – в периодических изданиях из списка ВАК. Подана заявка в Роспатент на изобретение.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы (88 наименований) и 4 приложений. Основной текст работы (128 страниц) включает 21 таблицу и 64 рисунка.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационных исследований, сформулированы цель исследований, научные положения, выносимые на защиту, приведена краткая аннотация работы.

В первой главе проанализированы основные типы сварных соединений элементов корабельных конструкций толщиной 5–100 мм.

Проанализированы особенности изготовления корабельных конструкций, причины возникновения в них остаточных напряжений на различных этапах производства. На рис. 1 схематично приведены стадии деформации корабельной конструкции на различных этапах производства ( изм - напряжение, измеренное на стадии деформации и доп - допустимое напряжение). Из рисунка видно, что необходимо оценивать НДС на каждом этапе, при этом учитывая напряжения, возникающих в процессе технологических операций изготовления и последующего наложения эксплуатационных нагрузок.

Рис. 1. Стадии деформации корабельной конструкции Возникновение остаточных напряжений (прежде всего, растягивающих) в изделиях и их взаимодействие с эксплуатационными напряжениями может привести к ускоренному росту трещин или хрупкому излому. Анализ современных методов НК, таких как рентгеновский, вихретоковый, тепловой, оптический, магнитный, электрический, ультразвуковой, выявил наличие ряда ограничений, не позволяющих эффективно применять эти методы для определения остаточных напряжений в изделиях из стали марки АК.

Предложено применять лазерно-ультразвуковой метод НК, основанный на термооптическом возбуждении ультразвуковых колебаний.

Во второй главе обоснованы возможность применения лазерноультразвукового метода для контроля остаточных напряжений и необходимость его метрологического обеспечения.

Изложены основные положения термооптического возбуждения УЗВ.

При термооптической генерации ультразвуковой импульс и его форма определяются как характеристиками среды – коэффициентом поглощения света, скоростью звука, так и параметрами лазерного излучения – длительностью импульса и диаметром пятна [1]. На рис. 2 схематично проиллюстрирован оптоакустический эффект [2].

Рис. 2. Схема воздействия лазерного Рис. 3. Векторы напряжений вдоль При термооптической генерации ультразвуковых импульсов, благодаря изменению в больших пределах коэффициента поглощения света, можно добиться возбуждения ультразвуковых импульсов различной длительности с большой амплитудой и хорошо контролируемой формой, а также предельно коротких (менее 1 нс) импульсов, что позволяет более эффективно их использовать для измерения времени и скорости распространения УЗВ.

Показано, что между значениями напряжения и относительного изменения скорости распространения продольной УЗВ (в направлении Х 1, рис. 3) существует линейная зависимость [3]:

где 11, 22, 33 – напряжения, ориентированные в направлениях X 1, X 2, X соответственно; Vlx – скорость распространения продольной УЗВ в направлении X 1 при действующих напряжениях; Vl – скорость распространения продольной УЗВ в направлении X 1 в отсутствие напряжений; А, В – коэффициенты, определяемые упругими свойствами среды.

Таким образом, остаточные напряжения можно оценивать путем измерения относительного изменения скорости УЗВ.

В сварных соединениях большой толщины, характерных для корабельных конструкций, остаточные напряжения зависят от способа выполнения шва и последовательности укладки заполняющих слоев.

Распределение поперечных остаточных напряжений у в V-образном стыковом соединении (рис. 4,а), которое сваривалось в свободном состоянии, показано на рис. 4,б (Т – предел текучести; h – толщина пластины). Каждый очередной слой вызывает поперечную усадку и изгиб заваренной части, приводя к растяжению в корне шва. Если шов выполняется на пластинах, которые не могут поворачиваться, то каждый новый слой будет вызывать в корне шва только сжатие. В результате появятся большие сжимающие напряжения в корне шва и растягивающие – на его поверхности (рис. 4,в), которые наиболее опасны и достигают значений предела текучести, а иногда и превышают его.

Рис. 4. Сварное соединение с симметричной разделкой кромок под сварку (а);

эпюры распределения поперечных остаточных напряжений шва, сваренного в свободном (б) и несвободном (в) состоянии Поэтому предлагается оценивать опасные остаточные растягивающие напряжения, возникающие в поверхностных слоях материала элементов корабельной конструкции (особенно в околошовной зоне), путем измерения скорости распространения продольной подповерхностной (головной) УЗВ.

Это обусловлено тем, что головная УЗВ относится к самым быстрым УЗВ, что, в свою очередь, позволяет устойчиво ее регистрировать среди других волн и шумов. Головная УЗВ почти не чувствительна к поверхностным дефектам.

Метод реализован с помощью лазерно-ультразвукового дефектоскопа (ЛУД) УДЛ-2М, разработанного в Международном лазерном центре МГУ им. М.В. Ломоносова. ЛУД позволяет применить термооптическую генерацию ультразвукового импульса и записать его отклик (рис. 5). Для генерации и приема головной УЗВ был выбран ультразвуковой датчик ПЛУ-6Н-02 [4], схема которого приведена на рис. 6 (ПММА – полиметилметакрилат; ПВДФ – поливинилиденфторид). Раздельно-совмещенный датчик с фиксированной базой L между излучателем и приемником позволяет устойчиво регистрировать приходящий на приемник импульс головной УЗВ (см. рис. 5), который хорошо выделяется из остальных по времени прихода и обеспечивает абсолютную погрешность СИ при измерении времени распространения головной УЗВ в образце не более 1 нс. Скорость распространения УЗВ оценивается автоматически программными средствами ЛУД. Относительная погрешность СИ при оценке относительной скорости распространения головной УЗВ не превышает 0,01 %.

Рис. 5. Окно программы для оценки скорости распространения головной УЗВ Рис. 6. Схема раздельно-совмещенного датчика ПЛУ-6Н- Возможность прецизионного измерения времени распространения УЗВ и высокоточной оценки скорости распространения УЗВ дефектоскопом УДЛМ с датчиком ПЛУ-6Н-02 позволила обосновать целесообразность применения лазерно-ультразвукового метода для контроля остаточных напряжений в корабельных конструкциях из специальных материалов.

В целях метрологического обеспечения СИ НК остаточных напряжений была проведена калибровка ЛУД УДЛ-2М с датчиком ПЛУ-6НСформулированы требования к испытательному оборудованию и образцам для калибровки, а также разработана методика калибровки ЛУД УДЛ-2М с датчиком ПЛУ-6Н-02. С учетом предъявляемых требований к испытательному оборудованию для проведения калибровки была выбрана образцовая силоизмерительная испытательная машина ОСМ-200-10.

Для проведения калибровки были разработаны образцы из стали (рис. 7,а) и стали марки АК33СВ. При разработке образцов для калибровки учитывались требования к ним (форма, размеры, шероховатость контролируемой поверхности, термообработка, длина рабочей части, переходный участок, способ закрепления, технология изготовления и др.), характеристики испытательной машины, а также размещение датчика ПЛУН-02 на образце. С помощью средств SolidWorks было смоделировано изменение НДС образца при одноосном растяжении (рис. 7,б). Это позволило визуализировать образ распределения механических напряжений и выявить зоны концентрации механических напряжений. На рис. 7,б видно, что в зоне установки датчика механические напряжения распределены равномерно, а концентраторы напряжений отсутствуют.

Рис. 7. Эскиз образца для калибровки из стали 20 (а);

распределение механических напряжений в образце (б) Была разработана методика калибровки ЛУД УДЛ-2М с датчиком ПЛУ-6Н-02, основные этапы которой представлены на рис. 8. С использованием методики экспериментально определены градуировочная характеристика зависимости механического напряжения в образце от скорости распространения головной УЗВ, а также коэффициент, характеризующий упругие свойства материала образца.

Калибровка ЛУД УДЛ-2М (зав. №52013) с ПЛУ-6Н-02 проводилась во ВНИИМ им. Д.И. Менделеева на образце из стали 20 (см. рис. 7). По полученным данным в ходе калибровки была произведена оценка средней корреляции по 5 рядам корреляций между измеренной величиной скорости V распространения головной УЗВ и напряжением, которая составила –0,945 со стандартной неопределенностью корреляции 0,037, что свидетельствует об их «сильной» связи. Была определена градуировочная характеристика зависимости механического напряжения в образце от скорости распространения головной УЗВ. Оценка расширенной неопределенности градуировочной характеристики составила 31 МПа. По результатам калибровки получен сертификат калибровки №2301/16809.

Рис. 8. Основные этапы методики калибровки ЛУД УДЛ-2М Использование лазерно-ультразвукового метода для контроля остаточных напряжений в изделиях из стали марки АК возможно лишь после проведения экспериментальных исследований на образцах и разработки методики контроля.

В третьей главе приведены результаты экспериментальных исследований зависимости скорости распространения УЗВ от действующих напряжений в восьми образцах из стали марки АК толщиной 5 и 20 мм, а также методика лазерно-ультразвукового контроля остаточных напряжений в корабельных конструкциях из специальных материалов.

Экспериментальные исследования проводились с использованием испытательной машины ZDM-100, обеспечивающей точность измерения статической нагрузки с абсолютной погрешностью не более 0,01Р (где Р – статическая нагрузка, Н). Измерения скорости распространения головной УЗВ производились при температуре окружающей среды t 0 20 10 C.

Рис. 9. Результаты измерений относительной скорости распространения головной УЗВ в образцах из стали марки АК32СВ и АК33СВ Связь действующих напряжений в четырех образцах с относительной скоростью распространения в них головной УЗВ представлена на рис. (точки – эксперимент; прямые – линии регрессии). Линейный характер представленных регрессионных зависимостей качественно можно объяснить функциональной связью (1) относительной скорости распространения головной УЗВ с упругими свойствами стали марки АК.

По результатам обработки экспериментальных данных были получены зависимости для определения остаточных напряжений в образцах из стали марки АК:

где V – скорость распространения головной УЗВ в контролируемом изделии при наличии остаточных напряжений, V0 – скорость распространения УЗВ в контрольном образце из того же материала, что и контролируемый объект, но не имеющий остаточных и приложенных напряжений, kV – экспериментальный коэффициент, характеризующий упругие свойства материала образцов (kV = –88117,75 МПа для стали марки АК32СВ, kV = –88117,75 — для АК33СВ).

Достоверность полученных экспериментальных зависимостей подтверждается высокими значениями коэффициента корреляции и значимости коэффициента kV по критерию Фишера.

Также на данных образцах экспериментально исследовалось влияние температуры образца на скорость распространения головной УЗВ (рис. 10;

точки – эксперимент; прямые – линии регрессии). Температура образцов измерялась с помощью пирометра Thermopoint 62 с пределом допускаемой абсолютной погрешности ±1 °С в диапазоне температур от 0 до +100 °С.

Рис. 10. Зависимости скорости распространения УЗВ в образцах Анализ зависимостей показал их ярко выраженный линейный характер V k t t, где V V (ti ) V (t j ) ; t t i t j ; V (t i ) и V (t j ) – скорость распространения головной УЗВ в образце при t t i и t t j соответственно, k t – коэффициент, учитывающий изменение температуры материала образца (экспериментальные значения: для стали АК32СВ k t = –3,07, для АК33СВ k t = –2,56 м/с·град). Таким образом, при экспериментальной оценке остаточных напряжений необходимо учитывать температуру поверхности изделия в зоне контроля.

Следует также отметить, что скорость распространения головной УЗВ зависит от других факторов (анизотропии свойств деформированного материала, в частности, модулей упругости; неоднородного распределения примесей и плотности материала в изделии). Однако их учет находился за рамками задач данных диссертационных исследований.

экспериментальная зависимость для определения остаточных напряжений в изделиях из стали марки АК с учетом их температуры:

где t – температура контролируемого изделия; t 0 – температура контрольного образца.

На основе предложенного метода была разработана методика лазерноультразвукового контроля остаточных напряжений в изделиях из специальных материалов (рис. 11), позволяющая отслеживать НДС корабельных конструкций, возникающее при их изготовлении (в первую очередь, сварке) в околошовной зоне и конструкции в целом, в том числе в вертикальных плоскостях крупногабаритных изделий корабельных конструкций.

Рис. 11. Основные этапы методики лазерно-ультразвукового контроля остаточных напряжений в корабельных конструкциях из специальных материалов экспериментальной апробации методики лазерно-ультразвукового контроля остаточных напряжений в корабельных конструкциях из стали марки АК.

Для стабилизации акустического контакта датчика ПЛУ-6Н-02 с поверхностью объекта контроля была разработана специальная оснастка (рис. 12), конструкция которой обеспечивает требуемое усилие прижима датчика и парирование несоосности поверхностей излучателя и приемника датчика с поверхностью объекта контроля.

Рис. 12. Общий вид оснастки Рис. 13. Распределение остаточных напряжений в образце № Рис. 14. Распределение остаточных напряжений в образце № Результаты оценки распределения остаточных напряжений в образцах представлены на рис. 13 и 14 (точки – эксперимент; пунктир – теоретическое распределение напряжений [5]; сплошная на рис. 13 – линия тренда аппроксимации экспериментальных данных).

Полученные распределения остаточных напряжений в поверхностном слое образцов в полной мере соответствуют типичным расчетным распределениям остаточных напряжений в стыковом сварном шве с Vобразной разделкой. Для образца №1 распределение характеризуется максимальным значением растягивающих напряжений в околошовной зоне на уровне 100 МПа (расстояние от центра шва 40 мм), на расстоянии 80 мм от центра шва растягивающие напряжения сменяются сжимающими. Для образца №2 максимальные значения растягивающих напряжений (380– 460 МПа) находятся в околошовной зоне на расстоянии 40 мм от центра шва.

Смена знака напряжений происходит на расстоянии 55 мм от центра шва, максимальные значения сжимающих напряжений (380–460 МПа) находятся на расстоянии 80 мм. Характер распределения остаточных напряжений и их значения в полной мере соответствуют форме и геометрическим характеристикам данных образцов.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ

1. Проанализированы неразрушающие методы контроля остаточных напряжений и установлено, что применение традиционных средств НК не всегда возможно ввиду различных ограничений тех или иных методов, обоснована возможность применения лазерно-ультразвукового метода для контроля остаточных напряжений в изделиях из стали марки АК.

2. Обосновано использование скорости распространения продольной подповерхностной (головной) УЗВ в качестве главного информативного параметра для определения остаточных напряжений и выполнено метрологическое обеспечение метода калибровкой СИ в ФГУП «ВНИИМ им. Д.И.Менделеева» с получением соответствующего сертификата.

3. Проведены экспериментальные исследования зависимости скорости распространения УЗВ в образцах из стали марки АК, которые показали достаточную чувствительность лазерно-ультразвукового метода контроля остаточных напряжений в подповерхностном слое изделий из стали марки АК.

4. Разработана и в заводских условиях ОАО «ПО "Севмаш"»

опробована методика лазерно-ультразвукового контроля остаточных напряжений, позволяющая проводить контроль НДС корабельных конструкций из стали марки АК, возникающего при технологических операциях изготовления (в первую очередь, сварке).

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Публикации в периодических изданиях ВАК 1. Быченок В.А. Лазерно-ультразвуковая диагностика остаточных напряжений в тонкостенных элементах изделий ракетно-космической техники // Изв. вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54, № 7. С. 45–49.

2. Быченок В.А., Кинжагулов И.Ю. Лазерно-ультразвуковой контроль тонкостенных паяных соединений камер жидкостных ракетных двигателей // Изв. вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54, № 7. С. 50–54.

3. Быченок В.А., Кинжагулов И.Ю. Методика лазерно-ультразвукового контроля качества изготовления паяных соединений // Изв. вузов.

Приборостроение. 2013. Т. 56, № 5. С. 94–98.

4. Быченок В.А., Кинжагулов И.Ю., Беркутов И.В., Марусин М.П., Щерба И.Е. Применение лазерно-ультразвукового генератора для определения напряженно-деформированного состояния специальных материалов изделий // Науч.-техн. вестн. информационных технологий, механики и оптики. 2013. № 4 (86). С. 107–113.

Публикации в прочих изданиях 5. Беркутов И.В., Быченок В.А., Кинжагулов И.Ю., Никитина М.С., Разводовский И.С. Использование метода лазерно-ультразвуковой диагностики для определения напряженно-деформированного состояния изделий и дефектов в сварных швах // Матер. XV Междунар. заоч. науч.практ. конф. «Инновации в науке». Новосибирск: СибАК, 2012. С. 43–57.

6. Астрединов В.М., Астрединова Н.В., Быченок В.А., Жаринов А.Н. О возможности оценки остаточных напряжений в тонкостенных элементах изделий РКТ методом лазерно-ультразвуковой диагностики // Науч.-техн.

юбилейный сб. КБ химавтоматики / Под ред. В.С. Рачука. Воронеж: Кварта, 2012. Т. 3. С. 105–114.

7. Быченок В.А., Кинжагулов И.Ю., Никитина М.С. Исследование метода лазерно-ультразвуковой диагностики остаточных напряжений в специальных материалах изделий ракетно-космической техники // Сб. матер.

I Междунар. науч.-практ. конф. «Технические науки: современные проблемы и перспективы развития». Йошкар-Ола: Коллоквиум, 2013. С. 61–63.

8. Быченок В.А., Коновалов Г.Е., Майоров А.Л., Прохорович В.Е.

Исследование способа обнаружения дефектов типа «Kissing bonds» в сварных соединениях алюминиевых сплавов // Матер. 6-й Междунар. науч.-техн.

конф. «Приборостроение – 2013». Минск: БНТУ, 2013. С. 55–56.

Патенты и авторские свидетельства 9. Заявка на изобретение № 2013104294. Способ лазерноультразвукового контроля качества паяных соединений / В.Е. Прохорович, И.Ю. Кинжагулов, В.А. Быченок, А.В. Федоров и др. 04.02.2013.

1. Карабутов А.А., Кожушко В.В., Пеливанов И.М., Подымова Н.Б.

Исследование оптико-акустическим методом прохождения широкополосных ультразвуковых импульсов через периодические одномерные структуры // Акустический журнал. 2000.Т. 46, № 4. С. 510.

2. Гусев В.Э., Карабутов А.А. Лазерная оптоакустика. М.: Наука, 1991.

3. Ивочкин А.Ю., Карабутов А.А., Лямшев М.Л., Пеливанов И.М., Рохатги У., Субудхи М. Измерение распределения скорости продольных акустических волн в сварных соединениях лазерным оптико-акустическим методом // Акустический журнал. 2007. Т. 53, № 4. С. 1–8.

4. Карабутов А.А., Жаринов А.Н., Ивочкин А.Ю., Каптильный А.Г., Карабутов А.А. (мл.), Ксенофонтов Д.Н., Кудинов И.А., Симонова В.А., Мальцев В.Н. Лазерно-ультразвуковая диагностика продольных напряжений рельсовых плетей // Управление большими системами. М.: ИПУ РАН, 2012.

Вып. 38. С. 183–204.

5. Винокуров В.А. Сварочные деформации и напряжения. – М.: Машиностроение, 1968. – 235 с.

Подписано в печать: 12.11. Формат: 60х84 1/16 Печать цифровая Бумага офсетная. Гарнитура Times.

Тираж: 100 экз. Заказ: 403 Отпечатано:

Учреждение «Университетские телекоммуникации»

197101, Санкт-Петербург, Саблинская ул, д. +7(812)9151454, [email protected], www.tibir.ru Корректор Позднякова Л.Г.