Образец для исследования структуры твердых тел акустическими методами

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСAНИЕ (,619865

ИЗОЫ ЕтИНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свиа-ву (22) Заявлено 03.01.77 (21) 2440434/18 — 10 (51) М. Кл, с присоединением заявки №

G 01 и 29/00 (23) Приоритет

Государственный квеатвт

СССР вв делам извбрвтвиий

N открытий

Опубликовано 15.08.79. Бюллетень М 30

Дата опубликования описания 19.08.79 (53) УДК 534.232 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Г. Бадалян и В. Ф. Казанцев (7)) Заявитель (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРЫ

ТВЕРДЫХ ТЕЛ АКУСТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Изобретение относится к области акустических методов исследования структуры твердых тел, в частности, к измерениям внутреннего трения и акустической эмиссии в процессе воздействия мощных ультразвуковых колебаний.

Известны устройства, предназначенные для исследования структуры твердых тел акустическими методами путем измерения амплитуды вто рой гармоники при циклических испытаниях, в которых образец представляет собой стержень 1о прямоугольного сечения, к боковым поверхностям которого приклеены излучатель и приемник высокочастотных акустических колебаний (1).

Для контроля многих технологических нроцессов, связанных с пластическим деформированием твердых тел под воздействием ультразвуковых колебаний (например волочение, вытяжка, прессование и др.) необходимо знать изменение структуры непосредственно в.процессе воздействия мощных ультразвуковых колебаний, что трудно осуществить в известных устройствах.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является образец, выполненный в виде стержневого элемента (2).

Недостатками известного устройства являются наличие акустических помех и невысокая надежность результатов измерений при исследовании внутренней структуры твердыъ тел акустическими методами в процессе воздействия на них мощного ультразвука. Это связано с тем, что вследствие большой амплитуды ультразвуковых колебаний поверхности образца нарушается акустический контакт электроакустического преобразователя высокочастотных колебаний с исследуемым образцом.

Целью изобретения является повышвние надежности измерений в процессе воздействия мощных ультразвуковых колебаний.

Цель достигается тем, что в предлагаемом образце стержневой элемент снабжен одной нли несколькими парами взаимно перпендикулярных волноводов, пересекающих его в плоскости поперечного сечения, причем длины волноводов каждой пары равны четному и нечетному числу полуволи ультразвуковых колебаний на частоте

679865

3 возбуждения, . длина стержневого элемента равна нечетному числу четвертей длин возбуждаемых ультразвуковых колебаний.

На фиг. изображен описываемый образец в виде трехстержневого креста; на фиг. 2— эпюры ультразвуковых напряжений.

Образец представляет собой стержень. 1 (измерительный) прямоугольной формы, к,боковым граням которого в плоскости, перпендикулярной к его оси сделано попарно четыре нря- 10 моугольных выступа 2 и 3, 4 и 5, образующих два взаимно перпендикулярных стержня (волно воды мощных ультразвуковых колебаний) . Суммарная длина выступов, образующих стержень в направлении е, резонансная, равная 2n /УЛ 15

1 где n — целое число, Х вЂ” длина волны мощкых ультразвуковых колебаний. Суммарная длин1 выступов 4 и 5 и общей части стержня 1, образующих стержень в направлении с, равна (2т+1) Ц2, где m — целое число. Длина стерж 20 ня 1 равна (2к+1) Ц4, где к — целое число.

Исследование структуры тве1эдых тел с помощью предлагаемого образца производится следующим образом.

К торцам двух стержней образца 1, располо- 25i женных во взаимно перпендикулярных направлениях в и с, прикрепляют мощные ультразвуковые преобразователи 6 и 7. К измерительному стержню 1 присоединяют высокочастотный rrpe. обраэователь 8. Затем по направлениям в и с 30 создаются ультразвуковые напряжения большой амплитуды, однако вследствие различия в длинах стержней по указанным осям в области, яв. ляющейся общей для них, ультразвуковые напряжения — протнвофазны (см. фиг. 2). Вследствие З5 этого по оси а ультразвуковые колебания не возбуждаются. Это позволяет обеспечить стабильный контакт, необходимый для исследования внутренней структуры акустическими методами.

При этом общий для всех стержней объем будет 4О находится под воздействием мощного ультразвука и через него будут проходить высокочастотные акустические импульсы, несущие информацию об изменении внутренней структуры этого объема.

Использование образцов указанной формы позволяет проводить исследования внутренней структуры твердого тела непосредственно во время воздействия мощных ультразвуковых ко. лебаний на зти тела. Это, в свою очередь, позволит эффективно прогнозировать состояние иэделий, находящихся под воздействием высокоамплитудных знакопеременных деформаций.

Кроме того, это позволит использовать явление акустической эмиссии для неразрушающего контроля материалов и изделий, находящихся под воздействием высокочастотных вибраций.

Возможно также выполнение предлагаемого образца в виде пятистержневого креста, что позволяет создать в измеряемой области большие значения ультразвуковых деформаций.

Формула изобретения

Образец для исследования структуры твердых тел акустическими методами, выполненный в виде стержневого элемента, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности измерений при воздействии мощных ультразвуковых колебаний, стержневой элемент снабжен одной или несколькими парами взаимно перпендикулярных волноводов, пересекающих его в плоскости поперечного сечения, причем длины волноводов каждой пары равны четному и нечетному числу полуволи ультразвуковых колебаний на частоте возбуждения, а длина стержневого элемента равна нечетному числу четвертей длин возбуждаемых ультразвуковых колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ермилин К. К. и др. Физика металлов и металловедения. М., т. 38, вып. 4, 1974.

2. ЧЧ.P. Meson апд others, Ultresonics,913, К 3, 1975, р.ч.13, М 3, 1975, р. 128, Ci79865

Тираж 1090 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

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

Заказ 4780/38

Филиал ППП "Патент" ° г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель И. Попова

Редактор Л. Бибер ТехредМ.Келемеш "КорректорА, Гриценко