3D-рассеяние упругих волн на острие трещины в сварном шве

Для расчета рассеяния ультразвуковых волн, падающих под острым углом на ребро трещины в сварных швах, металлах и пластмассах, обобщено ранее полученное решение трехмерной задачи рассеяния объемных упругих волн на полуплоскости со свободными от напряжений поверхностями. Предложено представление векторного потенциала смещения в поперечной волне, которое позволило свести 3D-задачу к трем независимым уравнениям Винера — Хопфа. Каждое из этих уравнений решено по аналогии с известными решениями для 2D-задачи о рассеянии волн, падающих на полуплоскость перпендикулярно к ее ребру. Потенциалы и смещения в рассеянных волнах записаны в квадратурах. Верификация результатов расчета проведена путем сравнения с экспериментальными данными, полученными при рассеянии продольной волны на ребре полуплоскости в условиях, аналогичных имеющим место при ультразвуковой дефектоскопии сварных швов. Полученные результаты актуальны для совершенствования выявления и измерения координат трещин различной ориентации методами ультразвуковой дефектоскопии.

EDN: EUNZDH, https://elibrary/eunzdh

Литература

[1] Алешин Н.П. Физические методы неразрушающего контроля сварных соединений. Москва, Машиностроение, 2013. 574 с.

[2] Алешин Н.П., Могильнер Л.Ю. Рассеяние упругой волны на плоской трещине: применение для дефектоскопии. Доклады Российской Академии наук. Физика, технические науки, 2023, т. 509, № 1, с. 67–75.

[3] Неганов Д.А. Основы детерминированных нормативных методов обоснования прочности трубопроводов. Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов, 2018, т. 8, № 6, с. 608–617.

[4] Гинзел Э. TOFD. Дифракционно-временной метод ультразвуковой дефектоскопии. Москва, ДПК Пресс, 2021. 312 с.

[5] Неганов Д.А., Филиппов О.И., Михайлов И.И. и др. Применение метода TOFD для контроля разнотолщинных сварных швов стенок вертикальных стальных резервуаров. Наука и технологии трубопроводного транспорта нефти и нефтепродуктов, 2019, т. 9, № 3, с. 306–314.

[6] Ермолов И.Н., Вопилкин А.Х., Бадалян В.Г. Расчеты в ультразвуковой дефектоскопии. Москва, Эхо+, 2000. 110 с.

[7] Miklowitz J. The theory of elastic waves and waveguides. North-Holland, 1978. 626 p.

[8] Бабич В.М., Лялинов М.А., Грикуров В.Э. Метод Зоммерфельда-Малюжинца в теории дифракции. Санкт-Петербург, СПБГУ, 2003. 104 с.

[9] Данилов В.Н. Рассеяние продольных волн полубесконечной трещиной в упругой среде. Дефектоскопия, 1988, № 3, с. 79–85.

[10] Данилов В.Н. К вопросу о рассеянии поперечной SV-волны полубесконечной трещиной. Дефектоскопия, 1990, № 10, с. 20–25.

[11] Achenbach J.D., Gautesen A.K. Geometrical theory of diffraction for three-D elastodynamics. J. Acoust. Soc. Am., 1977, vol. 61, no. 2, pp. 413–421, doi: https://doi.org/10.1121/1.381332

[12] Исраилов М.Ш. Точные решения трехмерных задач дифракции плоских упругих волн на клине. Доклады Академии наук СССР, 1979, т. 247, № 4, с. 815–818.

[13] Поручиков В.Б. Методы динамической теории упругости. Москва, Наука, 1986. 328 с.

[14] Будаев Б.В. Дифракция упругих волн от свободного клина. Редукция к сингулярному интегральному уравнению. Записки научных семинаров ЛОМИ, 1989, т. 179, с. 37–45.

[15] Нобл Б. Применение метода Винера-Хопфа для решения дифференциальных уравнений в частных производных. Москва, Изд-во Иностранной литературы, 1962. 279 с.

[16] Алешин Н.П., Могильнер Л.Ю., Щипаков Н.А. и др. Об использовании пазов для моделирования трещин при ультразвуковой дефектоскопии. Дефектоскопия, 2022, № 2, с. 3–12.