Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Разработана лабораторная установка на основе лазерного виброметра, генератора и электромагнитного акустического преобразователя. Показано, что в импульсном режиме для систем на основе электромагнитных акустических преобразователей диапазон рабочих частот может быть расширен до 30 кГц. Показано, что разработанные акустические системы создают импульс звукового давления амплитудой не менее 90 дБ, что соответствует перепаду давления в области измерения на уровне около 0,2 Па. Такой уровень акустической мощности достаточен для бесконтактного возбуждения вибрации в объектах исследования на расстояниях порядка единиц сантиметров. Диаграмма направленности ленточного излучателя имеет широко направленный характер кардиоиды с развёрткой порядка 50 градусов, а рупорного типа – широко направленный характер кардиоиды с развёрткой 135 градусов. Разработана система бесконтактной акустической стимуляции непрерывного действия на основе газоразрядного излучателя. Создан макет акустической системы для бесконтактной стимуляции материалов и изделий, функционирующий на основе тлеющего или слаботочного дугового разряда в воздухе при атмосферном давлении. Особенностью установки является поддержание разряда в режиме, когда на постоянную составляющую тока разряда накладывается переменная составляющая с заданной частотой и амплитудой. При среднем токе разряда от 60 мА до 120 мА найдены стабильные режимы работы для различных электродных систем, отличающиеся объемом и конструкцией газоразрядной камеры. Определены амплитудно-частотные спектры системы излучатель-приемник, моделирующей бесконтактное возбуждение объекта исследования. Показано, что газоразрядный излучатель функционирует в широком диапазоне частот от 1 кГц до 300 кГц, спектр излучения представлен одной монохроматической линией с частотой, соответствующей частоте модуляции тока разряда, высших гармоник и побочных спектральных составляющих не наблюдается. Измерена интенсивность излучения газоразрядного преобразователя в низкочастотной области спектра с частотами до 20 кГц. Показано, что уровень звукового давления на расстоянии 10 см от источника достигает 90 дБ и более. С использованием разработанных бесконтактных акустических систем и лазерного виброметра проведена дефектоскопия пенометаллов и композитов. В ходе исследования выявлены оптимальные условия для проведения процедуры неразрушающего контроля, когда ввод акустического сигнала осуществляется с оборотной стороны по нормали к поверхности образца. В результате контроля пенометаллического образца в диапазоне частот от 50 Гц до 50 кГц выявлено более 20 спектральных линий, относящихся как к собственным частотам колебаний изделия, так и к собственным частотам дефектных областей. Экспериментально исследованы механические свойства, акустические свойства и микроструктура ячеистых композитов, изготовленных аддитивным методом. В ходе механических испытаний ячеистых композитов на растяжение оценены свойства образцов с различной формой ячеек (треугольник, ромб, шестиугольник) и схожей плотностью заполнения на уровне 40%. Показано, что максимальную нагрузку в 9,5 МПа выдержали образцы с ячейками в форме ромба, наибольшее значение модуля упругости 30,1 МПа измерено для образцов с ячейками в форме треугольника, относительное удлинение 33,4% оказалось максимальным для шестиугольных ячеек. Условный предел текучести для материалов находится в диапазоне (3,3 – 4,5) МПа. Полученные данные были использованы при разработке твердотельных демпферов для снижения вибрации электромеханических устройств. Показано, что разработанные твердотельные демпферы с ячеистой структурой могут быть использованы для снижения вибрационных характеристик роторных систем в диапазоне частот 1000 Гц до 4200 Гц. Применение демпфера для двигателя квадрокоптера FPV позволило снизить среднеквадратичное значение виброскорости, передаваемой от винтомоторной группы на видеокамеру устройства, в три раза (с 1,22 мм/с до 0,39 мм/с) на частоте вращения двигателя 1900 об/мин. Методом рентгенографии выявлены особенности внутренней структуры пеноалюминия с плакировкой, определена морфология пор и оценена объемная доля металла, которая составляет около 30%. Методы рентгенографии имеют высокий потенциал для анализа структуры ячеистых материалов. Проведено исследование светопроницаемости пенометаллов. В ходе работ показано, что пенометаллы толщиной 2 см задерживают более 99% естественного и направленного света, соответственно, являются полупрозрачными материалами, пропускающими малую долю светового потока, но обладающие большой газопроницаемостью. Исследована температуропроводность пеноникеля методом Паркера. Расчетная величина температуропроводности составила 7,36×10-5 м2/с, теплопроводность рассчитана на уровне 0,3 Вт/(м×°С), что соответствует 0,27% от теплопроводности никеля и всего на один порядок больше теплопроводности воздуха. Определена электропроводность пенометаллов с малой относительной плотностью на уровне 3%. Показано, что с уменьшением относительной плотности удельное сопротивление материала резко возрастает: удельное сопротивление пеностали составляет 19 мОм×см, пеноникеля – 10,7 мОм×см, пеносеребра – 1 мОм×см. Для рассматриваемых пенометаллов удельное электрическое сопротивление оказывается на 2 порядка больше в сравнении с электропроводностью исходного металла. Созданы конечно-элементные модели многослойных ячеистых структур. В ходе моделирования показано, что при наличии пористого слоя средняя скорость звука в материале уменьшается. При анализе проходящего импульсного акустического сигнала показано, что в низкочастотной области спектра наблюдается значительное ослабление более чем в 3 раза, высокочастотной области спектра также присутствуют множественные полосы ослабления сигнала. Показано, что акустическое демпфирование в диапазоне частот до 100 кГц обеспечивается преимущественно за сечёт наличия пор диаметром от 2,5 мм и более, а в диапазоне частот выше 200 кГц - наличием локального резонанса стенок толщиной до 0,2 мм и утонений конструкции.