Способ определения анизотропии упругих свойств материала

 

Изобретение относится к акустическим методам исследования упругих свойств материалов. Цель иэобрете- .повышение точности за счет, использования при определении усредненных по всему исследуемому объему ианеряемых характеристик благодаря использованию полуЬферическогО обре - ца и измерению времени распространения ультразвуковых (УЗ) колебаний между его плоской и сферической поверхностями . Способ заключается в том, что преобразователь и полусферический образец размещают в првмелсуточной среде и совмещают точку ввода УЗ колебаний с центром образующей образец сферы. Излучая и принимая отраженные образцом УЗ икпульсы, перемещают образец относительно преобразователя так, чтобы акустическая ось. преобразователя поворачивалась вокруг перпендикуляра к плоскости образца в точке ввода УЗ колебаний и изменялся угол между этим перпендикуляром . и акустической осью. При этом измеряют время между моментами излучения и приема, определяют по нему скорость распространения УЗ колебаний в материале образца и через нее анизотропию упругих свойств. 1 ил. и

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИК

О А1 (1и (11)

SU (51)5 С 01 и Ф 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ТИЙ

Н А ВТОРСНОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (46) 23.08.90. Бюл. N - 31 (2 1) 4069392/25-28 (22) 13.03.86 (72) E.À.Ïînîâ и В,B.Ãðåáåèíèêoâ (53) 620.179.16 (088.8) (56) Proceedings of the specialist s

meeting on relialility of the ultrasonic inspection of austenitic materials, Brussels, Belgium 29-30

Мау 1980, р.р.25-40, CSNI REPORJ

Ф 46.

Патент США У 4507967, кл. С 01 N 29/00 ° 1985. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНИЗОТРОПИИ

УПРУГИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к акустическим методам исследования упругих свойств материалов. Цель изобрете:повышение точности эа счет . использования при определении усредненных по всему исследуемому объему измеряемых характеристик благодаря использованию полусферического обраэ ца и измерению времени распространения ультразвуковых (УЗ) колебаний меяду его плоской и сферической по верхностямн. Способ .заключается в том, что преобразователь и полусферИческий образец размещают в премехуточной среде и совмещают точку ввода

УЗ колебаний с центром образующей образец сферы. Излучая и принимая отраженные образцом УЗ импульсы, пере- . мещают образец относительно преобра- зователя так, чтобы акустическая ось преобразователя поворачивалась вокруг перпендикуляра к плоскости образца в точке ввода УЗ колебаний и изменялся угол мелду этим перпендикуляром . и акустической осью. При этом измеряют время между моментами излучения и приема, определяют по нему скорость распространения УЗ колебаний в материале образца и через нее анизотро- Я пию упругих свойств. t ил.

1380430

Изобретение относится к акустическим методам исследонания упругих свойств материалов и может быть использовано при определении анизотро" пии упругих свойств материалов, на5 пример металлов.

Цель изобретения — повышение точности за счет определения анизотропии упругих свойств исследуемого ма- 10 териала во всем объеме образца,н результате чего появляется воэможность снизить влияние флуктуаций упругих свойств в отдельных точках на результаты из" мерений.

На чертеже изображено устройство, реализующее способ определения анизотропии упругих свойств материала.

Способ определения аиизотропии упругих свойств материала заключается в следующем.

Располагают в промежуточной среде преобраэонатель и полусферический образец так, чтобы точка ввода, т.е. точка пересечения акустической оси преобразователя с плоской поверхностью образца, совмещалась с точкой пересечения оси. симметрии образца с плоской его поверхностью. Излучают

30 преобразователем импульс акустических колебаний и принимают им отраженные сферической поверхностью образца колебания. В ходе излучения-приема осуществляют взаимное перемещение образца и преобразователя так, чтобы 35 акустическая ось преобразователя поворачивалась вокруг нормали к поверхности образца в точке ввода и изменялся угол между акустической осью и нормалью к плоской поверхности об- 40 раэца. В течение сканирования измеряют время t между моментами излучения и приема импульса акустических колебаний и определяют скорость С распространения акустических колебаний в 45 материале образца по формуле где R — радиус образца;

С - скорость распространения 50 акустических колебаний в промежуточной среде;

F — расстояние от эффективного акустического центра преобразователя до точки ввода. 55

Лниэотропию упругих свойств материала определяют по скорости С распространения акустических колебаний.

Устройство для определения аниэотропии упругих свойств материалов содержит корпус 1 и установленные на нем ванну 2, предназначенную для заполнения контактной жидкостью, и планку 3 с преобразователем 4. В ходе работы в ванной 2 размещают полусферический образец 5. Устройств также содержит закрепленные в ванной 2 держатель 6 образца 5 с вращателем 7 и червячной парой 8. Кроме того, в уст-. ройство входит механизм 9 перемеще" ния, обеспечивающий смещение преобразователя 4 по вертикали относительно корпуса 1, и координатный столик 10, обеспечивакщий смещение преобразователя н горизонтальной плоскости.

Способ определения анизотропии уп ругих свойств материалов осуществляется следующим образом.

Полусферический образец 5, например, радиусом 15 мм иэ материала

12Х18Н10Т крепят н держателе 6 и помещают в ванну 2, заполненную, например, дистиллированной нодой. Ось вращателя 7 располагают и одной плоскости с осью вращения держателя 6 относительно корпуса 1 и перпендикулярно ей так, что ось вращения держателя

6 относительно корпуса 1 лежит на плоской поверхности образца 5 и ось нращателя 7 совпадает с нормалью к центру плоской поверхности образца

5. Вращая держатель 6 относительно корпуса 1, добиваются коллениарности акустической оси преобразователя 4 и нормали к центру внешней поверхности образца 5, после чего механизмом

9 перемещения смещают преобразователь в плоскость, перпендикулярную оси вращения держателя 6 относительно корпуса 1 и содержащую нормаль к плоской поверхности образца 5, совпадающую с осью нращателя 7, а затем с помощью координатного столика 1О совмещают с осью вращателя 7 и фиксируют расстояние от преобразователя 4 до плоской поверхности образца 5. Затем преобразователем 4, например пьеэопластиной иэ IITC-19 диаметром 8 мм на частоту 5 мГц, излучают акустические колебания, принимают отраженные образцом 5 эхо-импульсы и измеряют интервал нременн между моментами излучения и приема. Управление работой преобразователя 4 осуществляют с помощью электронного блока (не показан), используя, например, в качест1180430 ве генератора блок генерации ультразвукового дефектоскопа УД-10УА, а в качестве блока обработки сигналовиэмеритель временных интервалов ИГ-26.

Акустическую ось преобразователя 4

5 последовательно с заданным шагом, например от 1 до 15, при помощи червячной пары 8 располагают по образующей конуса, поворачивая относительно 0 оси вращателя 7, ось которого нормальна к плоской поверхности образца

5 и совпадает с его осью вращения, а угол при вершине последовательно эменяют, например с шагом от 1 до вращая держатель 6 относительно корпуса 1 от нулевого до угла, обеспечивающего изчезновение всех типов преобразованных волн. Время прохождения каждого вида преобразованных

Волн контролируют раздельно. Скорость

С прохождения ультразвуковых колебаний в образце 5 для заданного направления определяют по формуле

С = 2 R Co/(Ño t — 2F) . где R — радиус полусферического образца 5;

С вЂ” скорость распространения 30 о акустических колебаний в заполняющей ванну 2 жидкости;

F — расстояние от эффективного акустического центра преобраэс вателя 4 до точки ввода ультразвуковых колебаний в образец 5;

t — измеренное время между приемом и излучением импульса ультра звуковых колебаний ..4p

Соответствующие модули Е упругости вычисляют по формуле

Е= рс, 45 где - плотность материала образца 5.

По разнице модулей упругости в об раэце 5 при различной его ориентации определязл анизотропию упругих свойств исследуемого материала.

Формула изобретения

Способ ойределения аниэотропии упругих свойств материала, эакдлючающнйся в том, что излучают преобразователем импульс акустических колебаний в промежуточную среду в направлении поверхности образца материала, перемещают ц так, чтобы акустическая ось излученных колебаний поворачивалась вокруг нормали к поверхности образца в точке ввода, изменяют угол между акустической осью и нормалью к поверхности,,принимают отраженные образцом акустические колебания в ходе перемещения преобразователя, измеряют параметры принятых колебаний и по ним определяютт анизотропию упругих свойств материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в качестве образца используют полусферический образец, точку ввода акустических колебаний совмещают с точкой пересечения оси симметрии образца с плоской его поверхностью, измеряют время t между моментами излучения и приема импульса акустических колебаний, определяют скорость

С распространения акустических колебаний в материале образца по формуле

2RC о

С

С t — 2F о где R — радиус образца;

С вЂ” скорость распространения о акустических колебаний в промежуточной среде;

F - расстояние от эффективного акустического центра преобразователя до точки ввода, а анизотропию упругих свойств материала определяк1т по скорости С рас" пространеиия акустических колебаний.

Составитель С.Волков

Редактор И.Стрельникова Техред И,яндык Корректор С.Шекиар

Заказ 3088 - - - . Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, Ж-35, Рауаская наб., д, 4/5

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