Акустический способ определения напряжений в твердых средах

Акустический способ определения напряжений в твердых средах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к области неразрушающих методов контроля и может быть использовано для определения напряжений в твердых средах. Цель изобретения - определение трехосных источников напряжений без разрушения объекта и-повышение точности измерений за счет дополнительного введения в качестве контролируемого параметра относительного .приращения скорости продольных колебаний. При известных упругих характеристиках материала для определения трехосных остаточных напряжений в нем без нарушения целости объекта измеряют скорости продольной волны С- , и двух сдвиговых волн ортогональной поляризации С,,,. и С 5ХзНа ненагруженном образце материала измеряют начальные скорости продольной С. и -о сдвиговой с 5 волн и определяют их отношение . /Cg . По измеренным в напряженном о бъекте скоростям двух сдвиговых и продольной волн определяют начальное значение скорости сдвиговых волн С, в данной точке объекта , определяют начальную скорость продольных волн в данной точке объекта путем умножения значения скорости Cg в данной точке на величину fCs, измеряют относительные приращения скоростей от их начального значения аС., /С„ ; лС„., /С. ; л А J А Э iSCjj( /Cj , по которым судят о напряжения°х в объекте. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СоааЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU „„1260841

А1 (58 4 G О1 N 29/00 (® Т;; ър

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

4 у (I

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К ABTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3899578/25-28 (22) 16.05.85 (46) 30.09.86. Бюл. У 36 (71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О. Патона и Институт механики АН УССР (72) О.И. Гуща, Ф.Г. Иахорт и А.О. Гуща (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 493728, кл. G 01 N 29/00, 1971. (54) АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

НАПРЯЖЕНИЙ В ТВЕРДЫХ СРЕДАХ (57).Изобретение относится к области

I неразрушающих методов контроля и может быть использовано для определения напряжений в твердых средах.

Цель изобретения — определение трехосных источников напряжений без разрушения объекта и повышение точности измерений за счет дополнительного введения в качестве контролируемого параметра относительного .приращения скорости продольных колебаний.

При известных упругих характеристиках материала для определения трехосных остаточных напряжений в нем без нарушения целости объекта измеряют скорости продольной волны С „

Гх и двух сдвиговых волн ортогональной поляризации С „ и С . На ненагру2 з"3 женном образце матерйала измеряют начальные скорости продольной С и

О сдвиговой С волн и определяют их зо отношение У =С /С . По измеренным

ed o в напряженном объекте скоростям двух сдвиговых и продольной волн определяют начальное значение скорости сдвиговых волн С в данной точке объзо екта, определяют начальную скорость продольных волн в данной точке объекта путем умножения значения скорости С в данной точке на величину зо

1/Ce = Сз, измеряют относительные о о приращения скоростей от их начального значения ЬС /СЗ, аС, /С

Ь С,„ /С, по которым судят о на1 . o пряжениях в объекте.

1260841

53 22 С

6, (3}

С; =PC с о

10 (7) -4С )

so (9) (10) 50

С) =У Сзх

10 зх) ($х С9

Г У (2) ИзобретеlfH(: относится к неразрушающим методам к 1нтроля и может быть использовано для определения напряжений в твердых средах.

Цель изобретения — определение трехосных остаточных напряжений без разрушения объекта и повышение точ-. ности измерения за счет дополнительного ввелелия в качестве контролируемого параметра относительного приращения скорости продольных колебаний.

Акустический способ определения напряжений осуществляют следующим образом.

В исследуемый образец вводят продольные и поляризованные по двум на— правлениям сдвиговые акустические колебания, принимают отраженные акустические сигналы и измеряют соответствующие скорости распространения . акустических колебаний, по измеренным в напряженном объекте значениям скоростей сдвиговых и продольных колебаний определяют начальное значение скорости сдвиговых колебаний, измеряют на ненагруженном объекте скорости сдвиговых и продольных колебаний и по их отношению и начальной скорости сдвиговых колебаний в напряженном образце находят начальную скорость продольных колебаний и измеряют относительные приращения сдвиговых и продольных скоростей от их начального значения и по измеренным величинам судят о характеристиках напряжений.

Для примера рассмотрим тело, отнесенное K декартовой системе координат с осями ОХ. (i=1,2,3) и загруженное вдоль трех осей. Волна распространяется в направлении OX . Известные

1 соотношения акустоупругости позволяют получить с учетом некоторых допущений обусловленных тем, что скорости волн мало изменяются от нагрузки, расчетные формулы для определения трехосных напряжений:

С = — (С -С )—

Х

С.

Sî 2- Э sxз х 2 у (2-g) х, (4) где о,, 6, 6 — искомые нормальные напряжения; С „ и С „ — ско3"

2 рости распространения сдвиговых волн, поляризованных вдоль осей ОХ и ОХ

3 соответственно; С; — скорость продольной волны; С; и С вЂ” скорости О о продольной и сдвиговых волн в ненапряженном теле.

В случае анизотропного тела, когда начальные скорости сдвиговых волн не равные между собой, в качестве С можно принять С или С

sx Ьх

Например, для листового проката мож25 но принять в качестве начальной скорость волны, поляризованной поперек проката, условно обозначенную С „

Тогда.С „=С. „. - С

ЗО ЯО о

30 где 6C — начальная разность скоБ, ростей сдвиговых волн ортогональной поляризации.

Выражения (1) — (5) могут быть переписаны: 2)C» + Csx< В () З 22

45 sx, Для удобства в формулах (1) — (10) введены также следующие обозначения:

8 6k t" b- (Л -2 г } (1+ ) 1260841

Предлагаемый способ позволяет определить трехосные напряжения как рабочие, так и остаточные без разрушения объекта, что исключает необходимость аппроксимации сложного напряженного состояния и обеспечивает более высокую точность определения напряжений.

6k (k i2p) 7 (((- (2ЪТР (3kР

h+2P) (1+ — )+b+3k

4Р

Формула изобретения

?0

30

35 скоростей от их начального значения

Составитель В. Евстратов

Редактор Л. Повхан Техред Л.Сердюкова

Корректор М. Шароши

Заказ 5223/44 Тираж 778

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

6k / (3 +2p) ((Pl(à

RQ D C„

BQDR В Cg. где и — константы Ламе; k — коэффициент объемной упругости; а, Ь и с— упругие модули третьего порядка маИтак, если известны упругие характеристики материала, то для определения трехосных остаточных напряжений в нем без нарушения целости объема необходимо измерить в напряженном объекте скорости продольной волны С; и двух сдвиговых волн

4 ортогональной поляризации С х и

С „ ; на ненагруженном образце матехз риала измерить начальные скорости продольной С; и сдвиговой С волн о эо

С; и определить их отношение

С, по измеренным в напряженном объекте екоростям двух сдвиговых и продольных волн определить начальное значение скорости сдвиговых волн С в рф данной точке объекта; определить начальную скорость продольных волн в данной точке объекта путем умножения значения скорости С в данро ной точке на величину М:С,. = У С

4ф

4Р определить относительнле приращения — — — и и оо форму- 4р Сэх 4C sx Сфх

С С С; лам (1) — (10) определить напряжения.

Акустический способ определения напряжений в твердых средах, заключающийся в том, что в исследуемый объект вводят продольные и поляризованные по двум направлениям сдвиговые акустические колебания, принимают отраженные сигналы, определяют соответствующие скорости акустических колебаний, по измеренным в напряженном объекте значениям скоростей сдвиговых и продольных колебаний и определяют относительные приращения сдвиговых колебаний от начального их значения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью определения трехосных остаточных напряжений без разрушения объекта, а также повьппения точности измерения, на ненагруженном образце контролируемого материала измеряют скорости сдвиговых и продольных акустических колебаний, по их отношению и начальной скорости сдвиговых колебаний в напряженном объекте определяют начальную скорость распространения продольных акустических колебаний, измеряют относительное приращение скорости продольных колебаний относительно начального ее значения и по измеренным величинам судят об искомом параметре.