Распределения звукового

Решающую роль в расчете на усталостную долговечность играет информация о нагруженно-сти тех или иных зон конструкции, которые, как было показано выше, могут иметь широкий спектр видов напряженного состояния. Реально действующие на ВС нагрузки используют в расчете долговечности элементов конструкций после соответствующей модификации их спектра путем представления его как регулярного. Экспериментальные исследования нагруженности предполагают представление изучаемых случайных процессов нагружения схематично в результате различной систематизации внешних нагрузок. Обработка случайных процессов может быть выполнена различными способами схематизации последовательно действующих нагрузок во времени [29-35]. Схематизация нагрузок подразумевает введение некоторого алгоритма, позволяющего заменить исходный процесс нагружения таким процессом, который должен быть ему эквивалентен по величине повреждающего воздействия. Процессы считаются эквивалентными, если функции распределения усталостной долговечности конструктивного элемента при воздействии этими процессами совпадают. Выделение полных циклов из фикси-

По имевшим место к моменту исследования случаям обнаружения трещин на верхних поясах шпангоута № 18 хвостовых балок вертолетов Ми-6 была выполнена вероятностная оценка величины наработки, до которой появление подобных трещин на других вертолетах маловероятно [17]. Начиная с этой наработки, необходимо было вводить контроль стыка по шпангоуту № 18 в процессе ремонта для выявления в нем трещин. Оценка нижней границы разброса наработок при достижении предельного состояния стыка по шпангоуту № 18 проведена по методике, в которой использованы представления о линейном накоплении усталостных повреждений, логарифмически нормальном законе распределения усталостной долговечности [18], а кинетика развития усталостных трещин рассмотрена как линейная зависимость прироста усталостных трещин за полет по ее длине [19]. В результате было получено, что до наработки 10000 ч вероятность появления указанных трещин не превышает 5 %.

Для случая усталостного разрушения С. т.п. применялась как для оценки предела выносливости неоднородно разрушающегося материала, так и для обоснования наблюдаемой функции распределения усталостной долговечности.

При ц = 1 приходим к линейным процессам накопления усталостных повреждений, описанным в § 9. Основной результат проведенного анализа выражен соотношениями (9.32) и (9.42), которые позволяют определить функцию распределения величины накопленного усталостного повреждения к любому моменту нагружения и вычислить функцию распределения усталостной долговечности. Поскольку число циклов до разрушения относительно велико, то с достаточной для практики точностью расчет накопленного усталостного повреждения и долговечности конструкции может быть выполнен по соответствующим асимптотическим формулам (9.37), (9.38), (9.49) и (9.50). Исходными данными для такого расчета являются среднее значение усталостного повреждения за один цикл нагружения и его второй момент распределения:

Подставив (13.12) и (13.15) в формулы (9.49) и (9.51), получим следующие выражения для определения среднего значения и коэффициента вариации распределения усталостной долговечности (без учета рассеяния интервала времени между нагр ужениями):

Подставив соотношения (13.18) и (13.21) в (9.49) и (9.51), получим следующие выражения для определения среднего значения и коэффициента вариации распределения усталостной дол-

Подставив (14.3) и (14.5) в формулы (9.49) и (9.51), получим соответственно следующие выражения для определения среднего значения и коэффициента вариации распределения усталостной долговечности (без учета рассеяния интервала времени между вагружениями , и без учета корреляционной зависимости между повреждениями в циклах нагружения):

Подставив (14.8) и (14.9) в формулы (9.49) и (9.51), получим соответственно следующие выражения для среднего значения и коэффициента вариации распределения усталостной долговечности:

Median fatigue strength at N cycles — Средняя усталостная прочность при N-циклах. Оценка напряжения, при котором 50 % деталей выдерживают N-циклов. Оценка получается в конкретной точке распределения усталостной долговечности, так как не имеется никакой другой методики тестирования, в которой плотность распределения усталостной прочности при N-циклах может наблюдаться непосредственно. Также известна как усталостная прочность при N-циклах.

Для случая усталостного разрушения С. т.п. применялась как для оценки предела выносливости неоднородно разрушающегося материала, так и для обоснования наблюдаемой функции распределения усталостной долговечности.

Рис. 4.4. Ближнее ноле перед идеальным поршневым излучателем или за круглой диафрагмой в плоской врлне и распределения звукового давления в поперечном сечении на расстояниях г=0,М/2 и N для отношения ОД=16; внизу - комбинированные фотоснимки поперечного сечения луча°»*ис ч>"'«

Рис. 4.5. Переход от ближнего поля к дальнему и распределения звукового давления В поперечном сечении, как на рис. 4.4, но с уменьшением в масштабе 1:4

В случае гауссовского излучателя уравнение (5.7) ввиду неравномерного распределения звукового давления в непосредственной близости перед излучателем уже несправедливо. Кроме того, при этом следует учитывать, что величина дефекта должна быть отнесена к эффективному диаметру 2Ro {рис. 4.44, б). Фактический диаметр излучателя уже не играет никакой роли. Следовательно, AVG-диаграммы для гауссовского излучателя отличаются от ¦соответствующих диаграмм для обычного поршневого излучателя.

С. Я. Соколов в 1937 г. также предложил [1444, 1445] электронное ощупывание распределения звукового давления и, следовательно, электрического заряда на пьезоэлектрическом преобразователе с представлением изображения на экране (камера Соколова, раздел 13.10).

При [пьезоэлектрическом методе сканирования (раздел 13.12) получение изббражения основывается на «точечном» пьезо-электрическомесканировании отображаемого распределения звукового давления. Изображение затем формируется электрони-•кой. Первые такце -приборы с экраном были разработаны для медицинской диагностики (Дуссик, 1942 г. [353], Уайльд и .Нил, 1951 т. 8[К25], Дональд, 1955 г. [336], Саклинг и Мак-Лин, ¦1955 г. [1482]).

Рис, 10.58. Гидрофон для измерения распределения звукового давления с высокой пространственной разрешающей способностью и малым обратным воздействием на имеющееся звуковое поле,

1. Получение распределения звукового давления в месте нахождения акустико-оптического преобразователя, искаженного под влиянием отображаемого объекта.

2. Акустико-оптическое преобразование этого распределения звукового давления в оптическое изображение.

По аналогии с оптикой для передачи распределения звукового давления от местонахождения объекта к местонахождению-

акустико-оптического преобразователя (первый этап) используют систему линз. Однако иногда от этого отказываются (теряя в качестве изображения), получая простые теневые или отраженные изображения. Акустические линзы могут также имитироваться электронными схемами (см. ниже). Четвертой возможностью воспроизведения распределения звукового давления является голография (см. раздел 13.14).

Наиболее чувствительное акустико-оптическое получение изображения основывается на точечном пьезоэлектрическом сканировании изображаемого распределения звукового давления и последующем электронном формировании изображения. Такой? принцип положен в основу многих ультразвуковых приборов с экраном, которые применяются уже около 40 лет (Дуссик, 1924 г. [353]) преимущественно для медицинских целей, а также для неразрушающего контроля материалов (с середины 1970-х гг.) и для подводного видения. Точечное сканирование при этом часто не ограничивается только преобразованием акустического изображения (распределения звукового давления) в оптическое; напротив, само акустическое изображение во многих случаях формируется по точкам уже во время этого процесса сканирования.

использован только для пространственного разрешения распределения звукового давления в месте его нахождения, т. е. элементы системы работают параллельно. Такой ультразвуковой диагностирующий прибор с линейной системой секций в качестве приемника, традиционными преобразователями в качестве излучателя для «освещения» объекта и системой линз для получения акустического изображения продемонстрировали Грин с соавторами [567]. Этот прибор одновременно является примером комбинированной электронно-механической системы, так как упомянутая система линз имеет движущиеся детали (призмы), чтобы отображать акустическую картину последовательно по строчкам на линейную схему, получая таким путем двумерное изображение в фокусной области, параллельной плоскости сканирования.