Особенности оптоакустического возбуждения и распространения пластинчатых волн в тонкостенных объектах

Повышение  эффективности   неразрушающего   контроля   пластинчатых   материалов с однослойной и двухслойной структурой является актуальной научно-технической задачей. Цель работы заключалась в исследовании особенностей возбуждения и приёма пластинчатых волн (ПВ) в однослойных и двухслойных материалах импульсным лазерным излучением (ЛИ) применительно к обнаружению в них трещин и оценки толщины слоёв при одностороннем прозвучивании. Разработана методика и проведены экспериментальные исследования влияния перемещения области лазерной генерации ПВ по поверхности дюралевых образцов относительно имитатора трещины разной глубины с последующим приёмом сигнала под характерным углом наклоном β_I  . Установлено существенное изменение структуры волнового фронта при локализации зоны движущегося источника волн в окрестности имитатора трещины, сопровождающееся изменением отношения экстремальных значений амплитуд принимаемой асимметричной моды A^extr  до 14–15 дБ. При приёме же симметричной s₀ моды величина A^extr  не превышает 3–4 дБ. Дана трактовка этому эффекту. Предложена и разработана методика и схема толщинометрии двухслойных материалов с металлизированным покрытием и неметаллическим основанием (стеклотекстолит), где в  качестве  примера  использованы  образцы  с  медным  покрытием и основой из стеклотекстолита разной толщины. В данном случае в качестве информативного параметра используется скорость или время распространения ПВ, между двумя малоапертурными (ненаправленными) преобразователями. При этом оценённая чувствительность измеряемой схемы к изменению толщины металлического покрытия составляет 0,5 мкм, а основы – более чем в 2 раза хуже.

1. Nondestructive Testing: handbook: in 7 vol. Ed. VV Klyuev. Moscow: Mashinostroenie Publ. 2003. 864 p.

2. Viktorov IA. Sound surface waves in solids. M. Nauka Publ. 1981. 288 p.

3. Monchalin JP. Laser–ultrasonics: from the laboratory to industry. Quantitative Nondestructive Evaluation. AIP Conf. Proceed. NewYork. 2004;700(1):3-31. DOI: 10.1063/1.1711602

4. Petrov VYu, Gurevich SYu, Golubev AA. Studying the temperature dependences of the parameters of laser-generated lamb waves. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2011;47(8):522-531. DOI: 10.1134/S1061830911080055

5. Baev AR, Mitkovec AI, Kostyuk DA. Konovalov GE. Peculiarities of the surface flaw detection by elastic waves simulated by pulse-laser radiation. Devices and methods of measurements. 2016;7(3):286-295. (In Russ.). DOI: 10.21122/2220-9506-2016-7-3-124-125

6. Petrov YuV, Gurevich SYu. Mеthod of local veasurement of Lamb wave rate, who are involved by laser nanoimpulse. Welding and diagnostics: collection of reports from the international forum. 2015:296-301. (In Russ.).

7. Podymova NB, Kalashnikov IE, Bolotova LK, Kobeleva LI. Laser-ultrasonic nondestructive evaluation of porosity inparticulate reinforced metal-matrixcomposites. Ultrasonics. 2019;99:105959. DOI: 10.1016/j.ultras.2019.105959

8. Suyuan Li, Haitao Wang, Ruipeng Guo, Jiyuan Zhao, Kai Zheng, Jun Xu, Shuai Chen, Yi Jiang. Non destructive testing thickness measurement by laser ultrasound under high temperature. Optik. 2018;172:1140-1154. DOI: 10.1016/j.ijleo.2018.07.126

9. Gurevich SY, Petrov YV, Golubev EV, Shulginov АА. EMA recording of ultrasound lamb waves excited by laser nanopulses. Russian Journal of Nondestructive Testing. 2013;49(8):431-435. DOI: 10.1134/S1061830913080056

10. Sridhar Krishnaswamy. Theory and Application of Laser-UltrasonicTechniques, in Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation. Plenum Press, New York. 2003;20A:436-492.

11. Chen Ciang Chia, Shi Yn Lee, Mohammad Yazdi Harmin, Yunshil Choi, Jung-Ryul Lee. Guided ultrasonic waves propagation imaging: a review. Measurement Science and Technology. 2023:34(5):052001. DOI: 10.1088/1361-6501/acae27