Устройство для измерения остаточных напряжений

Устройство для измерения остаточных напряжений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских ойиалистических

Республик описдние

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 08.07.75 (21) 2152911/25 — 10 (11) 608090 (51) М. Кл.

G О1 N 29/04 присоединением заявки №

Гаоударстаенный наинтет

Соната Мнннотроа СССР по делам наобретеннй н отнрытнй (23) Приоритет (43) Опубликовано 25,05.78. Бюллетень № 19 (46) Дата опубликования описания 05,05.78 (53) УДК 534.141 (088.8) 6РTS

ФИЦ ЙИРИ3 (72) Авторы изобретения

10, И. Болотин, А. Н. Бонда мико и В. М, Кочев

Хабаровский филиал Всесоюзного нау.но-исследовательского института физико-технических и радиотехнических измерений (7() Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

Изобретение относится к испытанию материалов, а более конкретно к измерениям механических параметров материалов, в частности остаточных напряжений.

Известно устройство для измерения остаточных напряжений в материалах по изменению скорости распространения упругих воли, в котором возбуждение в материале упругих волн и прием их после прохождения извсспвго расстояния в материале осуществляются с помощью акустически контактирующих с материалом преобразователей электрических колебаний в упрутие (т).

Однако измерение остаточных напряжений с твгрешностью, равной погрешности определения механических напряжений.в машиностроении (1—

2%) в зонах интенсивного их измерения, этим методом практически неосуществимо, так как связанное использованием сверхвысоких частот упругих колебаний, возбуждение которых в материале затруднено инерционностью преобразователей и запираю- 2ц щимн свойствами акустических контактных слоев на высоких частотах. Кроме того, размер контролируемой зоны лимитируется низкой конструктивной прочностью материала преобразователей, что не позволяет уменьшить зону акустичес2 кого контакта до размера зон интенсивного изменения остаточных напряжений.

Известен способ определения onammaax напряжений и устройство для его осуществления, осно ванные иа возбуждены с помощью лазера. упру тих волн в материалах и их измерении (2).

Этот способ и устрсйство обладают высокой точностью, но не позволяют производить измерения в двух режимах, т.е. определять скорость распространения импульсов упругих волн и скорость раь пространения импульсов поверхностных упругих волн . Рзлея.

Ближайшим по техническому решению к предлагаемому является устройство для определения величины рабочего зазора машин, содержащее лазер, последовательно соединенный с механическим модулятор растпиритель пучка, фоторегистрирую. щее устройство и регистратор (3). Это устройство предназначено для измерения величины рабочего зазора и не может измерять.скоросп, распространения продольных волн и поверхностных волн Рэлея, Цель изобретения — определение остаточных напряжений по изменению скорости распространения продольных упругих волн и поверхностных упрутих волн Рэлея с высокой точносты0.

608090

Составитель A. Салосин

1еаРед 3. Фанта

Корректор Л. Мельниченко

Редактор Т. Иванова

Тираж 1112 Подписное

11ИИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб.„д. 4/5

Заказ 2794/29

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород„ул. Проектная, 4

Укаэанная цель достигается тем, что в предлагаемом устроистве модулятор вьпюлнен электрооп. тическим, соединенньй с программным эадаю1цим генератором электрических импульсов, а между диафрагмой и регистратором введен оптический интерферометр.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит лазер 1, оптически соеди пенный с электрооптическим модулятором 2 света которьй параллельно электрически соединен с генератором 3 электрических импульсов и оптически — через регулируемые диафрагму 4 с поверхиостыо исследуемого материала 5, в свою оаередь оптически связанного с входом оптического интер15 ферометра 6, электрически соединенного с регистратором 7, например, с электронным осциллс графом.

В режиме определения скорости распространения продольных упругих волн устройство ра20

%кает следумнщгм образом.

Даэер 1 излучает1 оптический импульс большой длительности t(0 < t = 10 с), иэ которого электроотпичеекий модулятор 2 в соответствии с программой, задаваемой генератором 3

25 электрических импульсов, вырезает несколько гармон1гмских импульсов с частотой заполнения

1/ао, длительностью т и временным интервалом

Т между ними, а диафрагма 4 форьатрует необ ходимую из условий измерения конфигурацию луча.

Промодулированньй луч лазера, попадая на поверхность материала 5, возбуждает в нем импульсы упругих продольных воли, закон измерения <о>ор>1Х во времени идентичен закону изменения во времени оптических гармонических импульсов. Регистрируя колебания поверхности материала 5 на известном расстоянии 1 от тоъ ки возбуждения с помощью оптического ингерферометра 6 и регистратора 7„определяют: время распространения упругой продольной волны и, сле довательно, скорость ее распространения. Изменяя частоту заполнения Во и, временной интервал Т между импульсами и добиваясь минимума (или максимума) амплитуды колебаний в точке ре» гистрации, иэ за интерференции многократно от. раженных импульсов продольных упругих волн можно получить погрешность измерения скоростй распространения менее 10 %.

Работа устройства в режиме измерения скорости распространения поверхностных упругих волн Рэлея характеризуется тем, что диафрагма

4 разделяет луч оптического импульса твердотельного лазера 1 на несколько параллельных луа:й, ширина которых равна половине длины волны Рэлея, а расстояние между лучами равно ее ширине. Возбуждение упругих гармонических волн на освещенных участках материала 5 при-! ведет к формированию поверхностной волны.

Остальные процессы возбуждения и приема поверхностных волн аналогичны описанным выше.

Формула из о брет е ни я

Устройство для измерения остаточных напряжений,, содержащее лазер, оптически соединенньй с модулятором: и диафрагмой, и регистратор, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью определения остаточных напряжений по изменению скорости раснространеиия продольных упругих волн и поверхностных упругих волн Рэлея с высокой точностью, в нем модулятор выполнен электрооптическим, соединенным с программным задающим генератором электрических импульсов, а между дгафрагмой и регистратором введен оптический и иге рферометр.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Корицкий И. Г. Использование ультразвука для измерения внутренних напряжений в металлах, "Акустика и ультразвук", НТС, вып. 2, с. 87 — 92.

2. Авторское свидетельство СССР 80 239694, кл. В 06 В 1/00, 23.08.66.

3. "Техника молодежи" 1974, Х 6, с. 4.