Акустический способ контроля напряжений в твердых средах

Акустический способ контроля напряжений в твердых средах

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСЛНИE жЗЛВ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сова Советских

Сокиалистичвскнк

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ т">ПТБ (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.03.71 (21) 1625240/25-28 (51) М Кп G 01п 29/04 с присоединением заявки № 1945960/25-28

Государственный комитет (23) Приоритет

Опубликовано 30.11.75. Бюллетень № 44

Дата опубликования описания 01.04.76

Сонета Министров СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 620.179.16 (088.8) (72) Авторы изобретения О. И. Гуща, А. H. Гузь, В. К. Лебедев, Ф. Г. Махорт и В. П. Троценко (71) Заявитель Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им, Е. О. Патона (54) АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ НАПРЯ)КЕНИИ

В ТВЕРДЫХ СРЕДАХ

Изобретение опюсится к области неразрушающих методов контроля и касается, в частности, акустического способа измерений напря>кений и деформаций.

Известны акустические способы контроля напряжений в твердых средах, заключающиеся в том, что посредством приемно-акустического преобразователя вводят в исследуемый объект сдвиговые акустические колебания, поляризованные,в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и принимают отраженные внуп>ри объекта акустические сигналы в напряженном его состоянии и при отсутствии напряжений, определяют соответствующие скорости, распространения акустических колебаний, по которым судят о характеристиках напряжений.

Однако такие способы не определяют направление действия главных напряжений; непригодны для измерения остаточных напряжений, так как не позволяют определить значение исходной скорости волн в исследуемом напряженном объекте; обладают низкой точностью.

Целью изобретения является определение двухосных остаточных напряжений без разрушения объекта и повышение точности контроля.

Это достигается за счет того, что в исследуемый напряженный объект перпендикулярно плоскости действия напряжений вводят также продольные акустические колебания и принимают отраженные внутри:объекта сигналы, по измеренным в напряженном объекте значени5 ям скоростей распространения двух сдвиговых и продольных колебаний определяют начальное значение скорости сдвиговых колебаний, определяют относительные разность и сумму приращения скоростей от их начального значе1О ния, а одно из вза имно перпендикулярных направлений определяют поворотом акустического преобразователя вокруг собственной оси до положения, в KQToipoM теринятые сигналы располагаются,в последовательный ряд с систе15 матически убывающими амплитудами.

Сущность .способа заключается в следующем.

В исследуемый объект, находящийся в двух20 оспом .напряженном состоянии,.вводят no ðåäсТроМ акустического приемно-излучающего преобразователя сдвиговые акустические колеба ния, поляризова н ные в двух взаимно перпендикулярных направлениях.

При одинаковой ориентации излучателя и приемника поляризованных колебаний амплитуда колебаний, принятых приемником, из-за поворота плоскости поляризации колебаний, 30 прошедших через напряженный объект, в за493728

С, — С, »з с, — с, ЗЗ 22

")в, ЗЗ+ ЗЗ висимости от:величины напряжений меняется по закону модуля ко синуса: (1 1

А = А, cos-.f/ ( 1/ . 1, )I sz где Ас — амплитуда колебаний на приемнике при совпадении плоскости поляризации "колебаний с главной плоскостью;

f — частота колебаний;

l — длина пути упругой волны в среде; (/зз — скорости волн, поляризованных в направлении оси у и z соответственно.

Поскольку для данного материала величина поворота плоскости поляризации пропорциональна,на пряжениям, длине пути и частоте колеба ний, то амплитуды различных эхо-.сигналов изменяются с различными скоростями под влиянием на пряжения. Поэтому принятые преобразователем эхо-сигналы располагаются в ряд с нерегулярно изменяющимися амплитудами. При совпадении же плоскости поляризации,колебаний с главной плоскостью различия в величине амплитудэхо-сигналов обусловлены, глав ным образом, затуханием колебаний в исследуемой среде. Поэтому такие сигналы располагаются в ряд с си стематически и пла вно убывающими амплитудами.

Таким образом, наблюдая на экране регистрирующего прибора принятый приемником ряд эхо-сигналов, поворачивают акустический преобразователь вокруг собственной оси до положения, в котором принятые сигналы располагаются в последовательный ряд с систематически убывающими амплитудами, что позволяет определить одно из направлений действия главного напряжения.

Максимальный угол, на который поворачивают преобразователь, составляет 90 .

Затем измеряют скорости распространения сдвиговых акустическ1их колебаний при поляризации их в двух взаимно перпендикулярных главных направлениях и распространении в направлении, перпендикулярном обоим этим направлениям.

Кроме сдвиговых акустических колеба|ний в исследуемый объект перпендикулярно плоскости действия напряжений вводят также п родольные акустические колебания и измеряют скорость их распространения.

Начальное значение скорости сдвиговых колебаний в данном объекте при отсутствии напряжений определят из зависимости

С, ==Я(С, +С, ) — Ж C„ а величины и знаки главных напряжений определят по формулам где С,, и C,„, — скорости распространения сдвиговых колеба ний в напряженном теле при поляризации их в плоскости соответствующего главного на пряжения и распространении в направлении, пер пендикулярном обоим главным;

С, — скорость распространения .в том ж направлении продольных акустических колебаний в напряженном теле;

1О

C,„— скорость сдвиговых акустических колебаний в ненапряженном теле (начальная скорость);

6, б„— искомые главные напряжения;

А, В, М, N — коэффициенты пропорциональности, которые определяются упругими модулями второго и третьего порядков материала и равны:

А=

4 Р.+с

3/з,,» с

2b — i/. — 2,») 1 —, 4» j

18 zc" I Х+ 2,.;

36k . l 1. + 2 I—

18/,0 »З 1/, + 2

30 у, 1 q- ) (2»Ia+bI — j.I2i.+4,.-(2b+с ) с, 4,,) 5 ,» (2р (а -I b — /,,-i.

36/г,. Ii. 1. 2» I — (2b — (i.— 2,»j

I- 4,»-,-26-)- ci) X р, 2b — I/. — 2,») 1 -,—

-+40

g (2» а )- б) — л (2i., - 4» + 26 + с ) где Х и р — константы Лакме; ко — модуль объемной упругости; а, b и с — уп ругие модули третьего порядка

«5 материала.

Упругие константы второго и третьего порядков данного материала, а следовательно и коэффициенты А, В, М и N определяют на основе ультразвуковых измерений при одно50 осном сжатии образцов прямоуголыной формы и в виде сплошного диска из данного материала.

Предмет изобретения

Лкустический способ контроля напряжений в твердых средах, заключающийся в том, что посредством приемно-излучающего акустического преобразователя вводят в исследуемый

60 объект сдвиговые акустические колебания, поляризованные в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и принимают отраженные внутри объекта акустические сигналы в напря- жен ном его состоянии и при отсутствии на65 пряжений, определяют соответствующие ско493728

Составитель Л. Тришина

Техред Е. Подурушина Корректор И. Позняковская

Редактор В. Блохина

Заказ 569/14 Изд. ¹ 2020 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва. Ж-35, Раушскаи иаб., д. 4,5

Типографии, пр. Сапунова. 2 рости распространения акустических колебаний, по которым судят о характеристиках напряжений, отличающийся тем, что, с целью определения двухосных остаточных напряжений без разрушения объекта, а также повышения точности контроля, в исследуемый напряженный объект перпен ди кулярно плоскости действия нап ряжений вводят также продольные акустические колебания и принимают отраженные внутри объекта сигналы, по измеренным в напряженном объекте значениям скоростей распространения двух сдвиговых и продольных колебаний определяют начальное значение скорости сдвигolBblx:êîëåáàíèé, определяют относительные разность и сумму

5 лр и1ращения скоростей от их начального значения, а одно из взаимно перпендикулярных направлений определяют поворот акустического преобразователя вокруг собственной оси до положения, в котором принятые сигналы рас10 полагаются в последовательный ряд с систематически убывающими амплитудами.