Способ ультразвукового контроля механических напряжений в изелиях

Авторы патента:

G01N29 - Исследование или анализ материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн; визуализация внутреннего строения объектов путем пропускания через них ультразвуковых или звуковых волн через предметы (G01N 3/00-G01N 27/00 имеют преимущество; измерение или индикация ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн вообще G01H; системы с использованием эффектов отражения или переизлучения акустических волн, например акустическое изображение G01S 15/00; получение записей с помощью способов и устройств, аналогичных используемым в фотографии, но с использованием ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн G03B 42/06)

OllHCAHNE „„

Союз Советских

Социалистических

Республик

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

{61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 03.06.75 (21) 2139868/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 25.10.76.Бюллетень № 89 (51) M. Кл

501 М 29 j00

Государственный комитет

Соавта Министров СССР оо делам изобретений и открытий (53) У ДК 6 2 О. 17 9. 16 (088,8) (45) Дата опубликования описания 16.02.77 1 (72) Авторы изобретения

В.М. Бобренко, Л.В. Булгакова и A.Þ. Детков

Всесоюзный научно-исследовательский институт по разработке неразрушаюших методов и средств контроля качества материалов (71) Заявитель (5 1) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОГО КОНТРОЛЯ МЕХАНИЧЕСКИХ

НАПРЯЖЕНИЙ В ИЗДЕЛИЯХ

Изобретение относится к неразрушаюшему контролю качества материалов акустическими методами и может быть использовано для определения коэффициента концентрации в резьбе шпилек (болтов).

Известен способ ультразвукового контроля механических напряжений в изделиях, закпючаюшийся в том, что в процессе механического нагружения изделия регистрируют сигналы акустической эмиссии и по 10 их интенсивности судят о контролируемом параметре (1).

Однако таким способом невозможно измерение коэффициента концентраций напряжений. 15

Известен также способ измерения коэффициента концентрации напряжений (фотоупругости), заключающийся в том, что измерение его производят на модели резьбового соединения, выполненного из опти- 20 чески активного материала, а не из самой контролируемой детали 12 J.

Недостатками этого способа являются погрешности ввиду значительного различия упругих характеристик материалов модели 25 и детали и отсутствие возможности автоматизации процесса определения указанной величины, Наиболее близким по технической сушности к предложенному изобретению чвляется способ ультразвукового контроля механических напряжений в изделиях, заключаюшийся в том, что в изделии измеряют скорости распространения ультразвуковых продольных и поперечных волн и по их относительному изменению в процессе механического нагружения изделия судят о контролируемом параметре (31 .

Недостатком способа является невозможность определения также и коэффициента концентрации напряжения в деталях резьбовых соединений.

Для определения также и коэффициента концентрации напряжения в деталях резьбовых соединений фиксируют сигналы акустической эмиссии, затем измеряют предел текучести материала и по соотношению его и относительного изменения скорости распространения ультразвуковых продольных и поперечных волн ипи одного вида из них

532806 судят о коэффициенте концентрации напряжения, В основе предложенного способа лежит использование одновременно двух эффектовакустоупругости (изменение акустических параметров под действием приложенного напряжения) и свойства материалов излучать при деформировании упругие колебания. Скорость распространения различного типа ультразвуковой волны зависит от величины !О механических напряжений, действующих на твердое тело, в котором распространяется исследуемая ультразвуковая волна. В зависимости от типа волны (объеьжые и волны Рэлея) направления распространения относительно вектора главного (главных) напряжения существует -восемь акустоупрук гих постоянных (Р ), связываюК1 ших скорость ультразвуковых волн с напряжениями (C ) с помощью простого соотношения: Уч

5 =- к

P6 i Г!l!

20 (21 у ае м,кс = (т о >)- табличная величина или определена заранее, à G"

Определяется выражением (1), так как по скорости ультразвуковых колебаний опреде5Î ляется среднее (интегральное) значение напряжений в направлении прозвучивания, На чертеже дана блок-схема устройства, рс àëèçóþøåão предлагаемый способ, ПъезопреОбразОватепь 1 устанОвленныи на

55 торец контролируемой детали 2, подвергаемой растяжению каким-либо нагружаюу где О У = вЂ” - относительное изменение 25

О-V скорости распространения ультразвуковой волны, При достижении предела текучести в металлах возникают акустические упругие колебания вЂ” акустическая эмиссия. Регистрация 5О определенным образом указанных импульсов позволяет определить при нагружении (монтаже-затяжке) момент достижения предела текучести данного материала. Обычно эта величина известна и имеется в таблицах. 5

Таким образом, если проводить измерение скорости ультразвука только в момент появления импульсов акустической эмиссии можно определить коэффициент концентрации (К ), используя (1) из следующего выражения: 40 шим приспособлением, соединен с одним из входов блоков 3 и 4. Выход блока 4 совпадения подключен ко входу прибора 5 регистрации импульсов акустической эмиссии, выход которого, в свою очередь, соединен со вторым входом блока 4 совпадения и со входами блока 6 управления нагружаюшим приспособлением и блока 7 формирования запускающего импульса, выход которого подключен к входу блока 3 совпадения и ко входу запуска измерительного прибора

8, вход которого соединен с выходом бпо ка 3 совпадения.

Устройство работает следующим образом.

Первоначальное состояние блока 4 совпадения открытое, а блока 3 - закрытое.

Как только прибор 5 и блок 6 зарегистрируют импульсы акустической эмиссии, вырабатывается сигнал, закрывающий блок 4 совпадения и запускающий блок 6, который выдает сигнал нагружаюшему приспособлению на остановку, а также блоком 7 формируется импульс, открывающий блок 3 совпадения и этим же импульсом запускается измерительный прибор 8, Формула изобретения

Способ ультразвукового контроля механических напряжений в изделиях, заключающийся в том, что в изделии измеряют скорости распространения ультразвуковых продольных и поперечных волн и по их относительному изменению в процессе механического нагружения изделия судят о контролируемом параметре, о т п и ч а ювЂ” ш и и с я тем, что, с целью определения также и коэффициента концентрации напряжения в деталях резьбовых соединений, фиксируют сигналы акустической эмиссии, затем измеряют предел текучести материала и по соотношению его и относитель ного изменения скорости распространения ультразвуковых продольных и поперечных волн или одного вида из них судят о коэффициенте концентрации напряжения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Измерительная техника, 1973, № 7, с, 89, 2. Резьбовые соединения, М., Машиностроение, 1973, с. 113, 3, Авторское свидетельство СССР

¹ 466443, М. Кч. G 01 К 29/04, 1 974 (прототип).

532806

Составитель А. Вопилкин

Редактор Т. Шагова Техред О. Луговая Корректор С. I1IeKMaP

Заказ 5451/208 Тираж 1029 Подписное

1ЛНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Способ ультразвукового контроля механических напряжений в изелиях

Способ определения коэффициента анизотропии механических свойств волокнистых материалов // 532804

Электромагнитно-акустический преобразователь // 532048

Ультрозвуковая установка для обнаружения дефектов в утолщенной и резьбовой части бурильной трубы // 532047

Устройство для измерения величины кристаллитов в твердом веществе ультразвуковым методом // 532046

Способ выявления погрешности измерителей времени распространения акустических колебаний в средах // 531077

Устройство для измерения активности акустической кавитации // 531076

Устройство для измерения акустического сопротивления // 531075

Низкочастотный раздельно-совмещенный пьезоэлектрический преобразователь // 530247

Способ ультразвукового эхо-импульсного контроля сварных швов // 530246

Устройство для измерения концентрации взвешенных веществ в жидкости // 2101698

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для измерения концентрации взвешенных веществ в жидких средах в сельскохозяйственном производстве, нефтеперерабатывающей и горнорудной отраслях промышленности

Способ комплексного контроля качества сварных соединений // 2102740

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для контроля качества сварных соединений

Способ измерения плотности критического тока образцов втсп- керамики // 2102771

Изобретение относится к способам измерения физических свойств ВТСП-материалов

Резонансная установка для определения кинетики структурообразования вяжущих материалов типа цемента // 2104517

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано для исследования процессов твердения вяжущих материалов, например цементов

Способ определения коэффициента структурных напряжений // 2104518

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано при определении коэффициента структурных напряжений вяжущей композиции для оценки, например, эффективности механического уплотнения

Способ и устройство контроля работоспособности ультразвукового дефектоскопа // 2104519

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для оперативного контроля работоспособности ультразвуковых (у.з.) дефектоскопов в процессе их настройки и поиска с помощью них дефектов в разнообразных материалах и изделиях промышленности, например,в сварных соединениях, в железнодорожных рельсах

Импульсный импедансный дефектоскоп // 2104520

Изобретение относится к акустической дефектоскопии, в частности, к устройствам выявления дефектов импедансным методом

Пьезоэлектрический ультразвуковой преобразователь // 2104618

Устройство для измерения содержания механических примесей в жидких средах // 2105300

Многоканальное акустико-эмиссионное устройство для контроля изделий // 2105301