Ультразвуковой способ измерения механических напряжений в изделии
Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и может быть использовано для определения механических напряжений при изменении температуры контролируемой детали. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения температурных погрешностей. К изделию, подвергнутому механическому напряжению, прикладывают дополнительную механическую нагрузку σ<SB POS="POST">1</SB> и измеряют температуру T<SB POS="POST">1</SB> этого изделия. Затем возбуждают ультразвуковые колебания и измеряют время &Tgr;<SB POS="POST">1</SB> их распространения в изделии. Изменяют температуру изделия до T<SB POS="POST">2</SB>, прикладывают вторую дополнительную нагрузку σ<SB POS="POST">2</SB>. Вновь в изделии возбуждают ультразвуковые колебания и измеряют время &Tgr;<SB POS="POST">2</SB> их распространения. При этом величину второй нагрузки σ<SB POS="POST">2</SB> выбирают из условия, чтобы времена распространения ультразвуковых волн в обоих случаях были равны, т.е. &Tgr;=&Tgr;<SB POS="POST">2</SB>. По измеренным величинам приложенных напряжений σ<SB POS="POST">1</SB> и σ<SB POS="POST">2</SB> и с учетом температур T<SB POS="POST">1</SB> и T<SB POS="POST">2</SB>, при которых напряжения приложены, с помощью предлагаемой формулы определяют исходное механическое напряжение, приложенное к изделию. 1 ил.
СОЕЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU„„1564 29 щ)5 G 01 N 29/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Устройство содержит пьеэопреобразователь 1, установленный на контро.лируемом изделии 2, измеритель 3 времени распространения ультразвука и измеритель 4 механических напряжений, датчик 5, измеритель б температуры, .к которому подсоединен датчик 5, Температура изделия регулируется с помощью устройства 7 нагрева и охлаждения °
Ультразвуковой способ измерения механических напряжений в иэделии осуществляется следующим образом.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ П НТ СССР
1 (21) 443984 1/25-28 (22) 14.06.88 (46) 15.05.90. Бюл. Р 18 (72) А.Н.Куценко, В.М.Бобренко, В.А.Анисимов, А.С.Шереметиков, С.В.Бобренко, А.С.Рудаков и В.А.Адриан (53) 620.179(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
У 1359732, кл. G 01 N 29/04, 1985.
Ямщиков В.С. Введение в геоакустику. M.: МГИ, 1968, с. 222-232. м (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ
МЕХАНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ИЗДЕЛИИ (57) Изобретение относится к нераэ.рушающему контролю качества материалов и может быть использовано для определения механических напряжений при изменении температуры контролируемой детали. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения температурных поИзобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и может быть использовано для определения механических напряжений при изменении температуры контролируемой детали.
Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения температурных погрешностей.
На чертеже представлено устройство для измерения механических напряжений в изделии, 2 грешностей. К изделию, подвергнутому механическому напряжению, прикладывают дополнительную механическую нагрузку G, и измеряют температуру Т< этого изделия. Затем возбуждают ультразвуковые колебания и измеряют вре- мя,их распространения в изделии. и.
Изменяют температуру изделия до Т, прикладывают вторую дополнительную нагрузку 6 . Вновь-в изделии возбуждают ультразвуковые колебания и измен ряют время о их распространения. При э том в еличи ну в торой н агр уз ки (7 выбирают из условия, чтобы времена распространения ультразвуковых волн в л л обоих случаях были равны, т,е. с, = По измеренным величинам приложенных напряжений 6, и 6 и с учетом температур Т, и Т, при которых эти напряжения приложены, с помощью предлагаемой формулы определяют исходное механическое напряжение, приложенное к изделию. 1 ил.
1564529 о = +ь оо (1 + (T )((7+(,+6 ), Поскольку о, = ь ., то, измерив с помощью измерителя 4 вторую механи5 ческую нагрузку. G определяем искоЯ ° мое напряжение по измеренным величинам по формуле
При начальном значении температуры
Т ° регистрируемой измерителем 6, к иэделию 2, подвергнутому механическому напряжению, прикладывают дополнительную нагрузку, которая фиксируется измерителем 4 механических напряжений. Возбуждают в изделии 2 уль" тразвуковые колебания и измеряют время 3, их распространения с помощью измерителя 3 времени распространения ультразвука, Далее с помощью устройства 7 изменяют температуру иэделия до Т (контроль ведется с помощью измерителя 6 температуры). Вновь воз- 15 буждают ультразвуковые колебания и, непрерывно контролируя значения .времени их распространения, подвергают изделие действию второй дополнительной нагрузки, при которой измеряемое время с было равно времени а, Поскольку
Р=,(1 +о(Б), Л
I pe c — время распространения ультразвука в изделии беэ 2 нагрузки и при ее наличии, Ы вЂ” акустоупругий коэффициент времени распространения
6 — механическое напряжение в изделии.
При изменении- температуры акустоупругий коэффициент изменяется по закону (1 + tl Tz)5z (Т„- т ) (t + У„Тг)
I5 (T1 тг !
4S
50 = К,(1 + (T); где ) — температурный коэффициент акустоупругого коэффициента времени распространения ультразвука;
Т вЂ” текущее значение температуры образца.
С учетом предыдущих выражений получаем
< = о + о Р .о(1 $T)G
При приложении первой дополнительной нагрузки (7 при температуре
Т, время распространения равно (,, +,о oL,(1 + II T„) ((+(g ); а при приложении второй дополнительной нагрузки бо при температура Т
Фор мула и з о б р е те ни я
Ультразвуковой способ измерения механических напряжений в изделии, заключающийся в том, что к контролируемому изделию, подвергнутому механической нагрузке, прикладывают дополнительную нагрузку С возбуж-. дают в нем ультразвуковую волну, измеряют время распространения этой волны и с учетом измеренного времени и приложенной дополнительной нагрузки определяют механическое напряжение в изделии, о.т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения эа счет устранения температурных погрешностей, измеряют температуру Т, изделия при приложенной дополнительной нагрузке, затем изменяют температуру изделия до Т, изменяют дополнительную нагрузку в процессе измерения времени распространения ультразвуковых волн до совпадения времен распространения при температурах Т, и Т, а механическое напряжение G в изделии определяют по формуле
1 где (— напряжение, при котором время распространения ультразвуковых волн одинаково при температурах Т, и Т температурный коэффициент акустоупругого коэффициента времени распространения ультразвука.
1564529
Составитель Г.Федоров
Техред Л.Сердюкова Корректор Э.Лончакова
Редактор Т.Парфенова
Заказ 1156 Тираж 507 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, гаушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
