Ультразвуковой способ контроля постоянных упругости изотропных тонколистовых материалов

 

Изобретение относится, к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковом контроле физико-механических свойств изотропных тонколистовых материалов. Делью изобретения является повышение точности контроля за счет измерения частот возбуждаемых в изделии продольных и сдвиговых нулевых симметричных волн Лэмба. Согласно способу в исследуемом материале возбуждают продольную и сдвиговую нулевые симметричные нормальные волны Лэмба sj и SQ, принимают их и измеряют их уровень. Возбуждение и прием этих волн осуществляют бесконтактными электромагнитно-акустическими преобразователями с заданными пространственными периодами структуры (S - А,, 5 - - 1( изменяют частоту возбуждения этих волн в пределах 0,1 f d «iO,5, где d - толщина изделия. Фиксируют частоты f, и f2 , при которых наблюдается максимум принятых .волн S и S|j, и по этим частотам определяют постоянные упругости по расчетным формулам. 1 ил. с б (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) Ai (51) 4 G 01 N 29 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3984340/25-28 (22) 29. 11. 85 (46) 15.04.87. Бюл. К 14 (71) Ленинградский электротехнический институт им. В.И.Ульянова (Ленина) (72) Н.Н.Егоров, Л.А.Никифоров, К.Э.Тоом и А.В.Харитонов (53) 620. 179. 16 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство .СССР

У 863364, кл. G 01 N 29/00, 1979.

Викторов И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике. N.: Наука, 1966, с.84- 87, 162. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ КОНТРОЛЯ

ПОСТОЯННЫХ УПРУГОСТИ ИЗОТРОПНЫХ ТОНКОЛИСТОВЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится. к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковом контроле физико-механических свойств изотронных тонколистовых материалов. ,Целью изобретения является повышение точности контроля за счет измерения частот возбуждаемых в изделии продольных и сдвиговых нулевых симметричных волн Лэмба. Согласно способу в исследуемом материале возбуждают продольную и сдвиговую нулевые симА метричные нормальные волны Лэмба S с и S,, принимают их и измеряют их уровень. Возбуждение и прием этих волн осуществляют бесконтактными электромагнитно-акустическими преобразо- вателями с заданными пространственными периодами структуры (S -Ъ„ $„— Я ), изменяют частоту возбуждения д этих волн в пределах О, 1 (f ",: d + (0,5, где d — толщина изделия. Фиксируют частоты f и Е, при которых наблюдается максимум принятых .волн С с

8 и $, и по этим частотам определяют постоянные упругости по расчетным формулам. 1 ил. разом.

В исследуемом тонколистовом материале 13 с помощью электромагнитноакустического излучателя 1, на который подается сигнал от генератора 3, возбуждают нулевую симметричную волл ъл ну Лэмба S . Принимают эту волну о

2 электромагнитно-акустическим прием- ч = 1 — 2 (-- — — )

f, 2 ником 7, усиливают ее в усилителе 9 и оценивают ее величину по уровню сигнала с помощью индикатора 11. В качестве излучателя 1 и приемника 7 взяты бесконтактные электромагнитноакустические преобразователи волн

Лэмба с периодическим подмагничиваа .2 11 ющим полем, Имеющие одинаковый пери- 4Р (7г 2)2 1 (1 од магнитной структуры. Эти преобра-. 0 К вЂ” --- — — — — -- —— зователи наиболее эффективно возбуждают и принимают упругую симметричную волну Лэмба S,, длина, волны которой совпадает с периодом струк- где туры излучателя 1 н приемника 7. В 45 Р процессе измерений, изменяя частоту

Е генератора 3, добиваются совпадения и длины Ъ, возбуждаемой волны S с пе-, 1 риодом структуры излучателя 1. Об этом совпадении судят по максималь- 50 Ф î P м у л а и з о б р е т е н и я ному уровню принятого сигнала на индикаторе 11 и фиксируют, на частото- Ультразвуковой способ контроля мере 5 значение частоты f<, соответ- постоянных упругости изотропных тонствующей этому максимуму, Кроме то- колистовых материалов, заключающийся го, в материале 13 с помощью элек- 55 в том, что в исследуемом материале тромагнитно-акустического излучателя возбуждают нулевую симметричную нор2, на который подается сигнал от re- мальную волну Лэмба S, принимают нератора 4, возбуждают сдвиговую сим- эту волну и измеряют ее параметры, 11 = P (e,f);

Е=4 )(ф, f )2 1 — (- — — — ) 2

3 4(-- — --) — 1

А2. 2

Ъ, f, коэффициент Пуассона; модуль сдвига; модуль Юнга; модуль объемной упругости; плотность материала.

1 13039

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при ультразвуковом контроле физико-механических свойств изотропных тонколистовых материалов. 5

Цель изобретения — повышение точности контроля за счет измерения частот возбуждаемых в изделиях нулевых симметричных волн Лэмба и сдвиговой нормальной волны. t0

На чертеже изображено устройство для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит электромагнитно-акустические излучатели 1 и 2 йолн Лэмба и сдвиговой нормальной волны генераторы 3 и 4, подключенные

1 к излучателям 1 и 2 и частотомерами

5 и 6, электромагнитно-акустические приемники 7 и 8, усилители 9 и 10, подключенные к приемникам 7 и 8 и 20 индикаторам 11 и 12 уровня принятого

f сигнала.

Способ осуществляют следующим об29 2 метричную нормальную волну S . Принио мают эту волну приемником 8, сигнал с которого через усилитель 10 подается на индикатор 12 уровня сигнала.

Излучатель 2 и приемник 8 имеют одинаковые периоды магнитной структуры.

В процессе измерений, изменяя частоту генератора 4, добиваются совпадес ния длины возбуждаемой волны So с периодом структуры излучателя 2 и приемника 8, Об этом совпадении судят по максимуму принятого сигнала на индикаторе 12 уровня сигнала и фиксируют на частотомере 6 значение частоты f, соответствующей этому максимуму. В процессе измерений для обоих электроакустических трактов частоту возбуждающего сигнала изменяют в пределах, удовлетворяющих условию

0,1 с . f d а0,5 (f,, мГц; d, мм), где d — толщина листового материала.

В этом диапазоне фазовые скорости и нулевых симметричных волн Лэмба S,i и сдвиговой нормальной волны S, не зависят от частоты. По измеренным значениям Й, и Й -при известных длинах, и волн определяют постоянные упругости по формулам

1303929 4

Р= = P (s,f,); и . Е = 4р(f,) 1 (2 ")г ° 2 f<

И

> р по которым определяют постоянные уп ругости, отличающийся тем, что„ с целью повышения точност контроля, дополнительно возбуждают принимают сдвиговую нулевую симмет- 5 ричную нормальную волну S, в процессе возбуждения волны Лэмба S,è сдвиговой нормальной волны S изменяют

0 частоту f их возбуждения в пределах удовлетворяющих условию О, 1 c f- d ( (0 5, где f — частота в мГц, d —толщина контролируемого материала в мм,до получения максимальных амс плитуд принятых волн $„и So, измеряют частоты f u f, соответствую- 15 щие максимальным амплитудам, а постоянные определяют по формулам

s (a t У t — (- - - - - )

К г г

1 I 2

3 4 (- — — - ) — I

,f, f0 где 1 — коэффициент Пуассона; модуль сдвига; длины соответственно волны и

Лэмба S и сдвиговой норс мальной волны So при максимальной амплитуде; модуль Юнга; модуль объемной упругости; плотность материала.

Ъ Т2

Е

К

1= 1 — 2 (— — -)

9,f, ) С оставитель Г. Федоров

Редактор А.Ревин Техред А.Кравчук Корректор С. Черни

Заказ 1302/44 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5.Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4