RU2006853C1 - Ультразвуковой способ определения упругих констант твердых тел - Google Patents
Ультразвуковой способ определения упругих констант твердых тел Download PDFInfo
- Publication number
- RU2006853C1 RU2006853C1 SU4947350A RU2006853C1 RU 2006853 C1 RU2006853 C1 RU 2006853C1 SU 4947350 A SU4947350 A SU 4947350A RU 2006853 C1 RU2006853 C1 RU 2006853C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- elastic constants
- longitudinal
- waves
- ultrasonic method
- transverse waves
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02827—Elastic parameters, strength or force
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Изобретение относится к ультразвуковым изобретениям и может быть использовано для измерения упругих констант ультразвуковым способом. Цель изобретения - уменьшение времени и повышение точности определения. Это достигается за счет того, что колебания продольных и поперечных волн возбуждают одновременно, используя поверхность твердого тела с периодическими неровностями и шероховатостью RZ=(20-500) мкм.
Description
Изобретение относится к ультразвуковым измерениям и может быть использовано для измерения упругих констант ультразвуковым способом.
Известен способ динамического определения упругих констант, в основе которого лежит возбуждение упругих колебаний в образце и измерение его собственных колебаний [1] . Искомые параметры определяют по аналитическим зависимостям.
Недостатком измерений известного способа является сложность измерений, требующая специализированного оборудования.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является ультразвуковой способ определения упругих констант твердых тел, заключающийся в том, что через одну зону поверхности изделия в последнем последовательно возбуждают продольные и поперечные волны, принимают донные эхо-сигналы, измеряют время их прихода и определяют скорости распространения продольных и поперечных волн, по которым определяют упругие константы твердых тел [2] .
Недостатком известного способа является невысокая точность определения упругих констант, что обусловлено невозможностью подбора пьезоэлектрических преобразователей продольных и поперечных волн на одну определенную частоту возбуждения, и большое время определения искомых параметров.
Целью изобретения является уменьшение времени и повышение точности определения упругих констант твердых тел.
Для этого в способе определения упругих констант твердых тел, заключающемся в том, что через одну зону поверхности ввода тела в нем возбуждают продольные и поперечные волны, принимают донные эхо-сигналы продольных и поперечных волн, измеряют времена их прихода, по которым определяют скорости распространения продольных и поперечных волн и упругие константы твердых тел, возбуждение продольных и поперечных волн осуществляют одновременно, а поверхность ввода ультразвуковых колебаний выбирают с периодическими неровностями при шероховатости Rz, выбранной из условия:
Rz = (20-500) мкм (1)
При нормальном вводе в изделие продольной волны через поверхность ввода с периодическими неровностями в изделии возбуждается и транформированная на неровностях поперечная волна той же, что и продольная, частоты, которая также распространяется в изделии нормально к поверхности ввода.
Rz = (20-500) мкм (1)
При нормальном вводе в изделие продольной волны через поверхность ввода с периодическими неровностями в изделии возбуждается и транформированная на неровностях поперечная волна той же, что и продольная, частоты, которая также распространяется в изделии нормально к поверхности ввода.
Ультразвуковoй способ определения упругих констант твердых тел реализуется следующим образом.
На поверхность твердого тела с периодическими неровностями при шероховатости Rz, выбранной из условия Rz = (20-500 мкм) устанавливают прямой преобразователь продольных волн, подключают его в совмещенном режиме к дефектоскопу и возбуждают в изделии продольные ультразвуковые волны, которые распространяются нормально к поверхности изделия. При прохождении продольной ультразвуковой волны через периодические неровности при шероховатости, выбранной из условия 1, возникает трансформированная поперечная волна той же частоты, что и продольная излучаемая, которая также распространяется нормально к поверхности ввода.
Донные эхо-сигналы продольной и поперечной волн принимают преобразователем, измеряют время их приема и определяют по временам приема и толщине изделия скорости Се и Сt распространения продольной и поперечной волн, а упругие константы материала изделия рассчитывают по следующим формулам:
K = ρ (Ce 2 - 4Ct 2/3); G = ρ Ct 2
E= ; ν= , где К - модуль сжатия;
G - модуль сдвига;
Е - модуль упругости;
ν - коэффициент Пуассона;
ρ - плотность.
K = ρ (Ce 2 - 4Ct 2/3); G = ρ Ct 2
E= ; ν= , где К - модуль сжатия;
G - модуль сдвига;
Е - модуль упругости;
ν - коэффициент Пуассона;
ρ - плотность.
Необходимость выбора поверхности ввода продольной волны в изделие из условия (1) обусловлена следующим.
При шероховатости поверхности Rz < 20 мкм трансформированная на неровностях поперечная волна имеет малую амплитуду, что приводит к трудностям или даже невозможности регистрации ее донного эхо-сигнала.
При шероховатости Rz > 500 мкм возрастает величина контактного слоя, образованного неровностями поверхности ввода, заполненными контактной жидкостью, которая влияет на измеряемые времена приема, что приводит к появлению погрешностей определения скоростей продольной и поперечной волн.
Способ был опробован на образце твердого тела толщиной 60 мм и плотностью 7,8 ˙103 кг/м3 с шероховатостью поверхности ввода волн, равной 200 мкм. Измеренное время приема донных эхо-сигналов продольной и поперечной волн было соответственно равным 20,4 мкс и 37 мкс. Рассчитанные скорости Се и Сt распространения соответственно продольной и поперечной волн имели значения:
Ce = 5882 м/с; Сt = 3243 м/с, а рассчитанные по формулам (2) упругие константы равны:
K = 160487 ˙106 н/м2;
G = 82032 ˙106 н/м2;
Е = 34916 ˙106 н/м2;
ν = 0,282.
Ce = 5882 м/с; Сt = 3243 м/с, а рассчитанные по формулам (2) упругие константы равны:
K = 160487 ˙106 н/м2;
G = 82032 ˙106 н/м2;
Е = 34916 ˙106 н/м2;
ν = 0,282.
Использование предлагаемого способа определения упругих констант твердых тел позволяет уменьшить время определения искомых параметров за счет замены измерений, проводимых с помощью двух различных преобразователей (продольных и поперечных волн) при соответствующей настройке каждого, измерениями, проводимыми с помощью одного преобразователя продольных волн.
Использование данного способа позволяет также повысить точность измерений за счет создания одинаковых условий измерения времен прихода продольной и поперечной волн. (56) 1. Практические вопросы испытания металлов. Перевод с нем. Елютина О. П. М. : Металлургия, 1979, с. 153.
2. То же, с. 188.
Claims (1)
- УЛЬТРАЗВУКОВОЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГИХ КОНСТАНТ ТВЕРДЫХ ТЕЛ, заключающийся в том, что возбуждают продольные и поперечные волны в одной заданной зоне возбуждения, принимают донные эхо-сигналы этих волн, измеряют времена их прихода, рассчитывают по ним скорости распространения волн и упругие константы, отличающийся тем, что, с целью уменьшения времени и повышения точности определения, возбуждение волн осуществляют одновременно, а ввод осуществляют через поверхность с периодическими неровностями, шероховатость которой выбрана в пределах 20 - 500 мкм.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4947350 RU2006853C1 (ru) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | Ультразвуковой способ определения упругих констант твердых тел |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU4947350 RU2006853C1 (ru) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | Ультразвуковой способ определения упругих констант твердых тел |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006853C1 true RU2006853C1 (ru) | 1994-01-30 |
Family
ID=21580272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU4947350 RU2006853C1 (ru) | 1991-06-17 | 1991-06-17 | Ультразвуковой способ определения упругих констант твердых тел |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2006853C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2660770C1 (ru) * | 2017-01-24 | 2018-07-09 | Вячеслав Михайлович Бобренко | Акустический способ определения упругих констант токопроводящих твёрдых тел |
RU187411U1 (ru) * | 2018-08-02 | 2019-03-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Устройство для определения упругих констант твердых тел |
-
1991
- 1991-06-17 RU SU4947350 patent/RU2006853C1/ru active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2660770C1 (ru) * | 2017-01-24 | 2018-07-09 | Вячеслав Михайлович Бобренко | Акустический способ определения упругих констант токопроводящих твёрдых тел |
RU187411U1 (ru) * | 2018-08-02 | 2019-03-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова" | Устройство для определения упругих констант твердых тел |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6082181A (en) | Ultrasonic fluid densitometer having liquid/wedge and gas/wedge interfaces | |
JPH0525045B2 (ru) | ||
US5078013A (en) | Ultrasonic measuring apparatus using a high-damping probe | |
Dunegan | Modal analysis of acoustic emission signals | |
EP2338047A2 (en) | Method and device for determining characteristics of a medium | |
JPS6156450B2 (ru) | ||
Papadakis | Absolute measurements of ultrasonic attenuation using damped nondestructive testing transducers | |
Noronha et al. | Residual stress measurement and analysis using ultrasonic techniques | |
RU2006853C1 (ru) | Ультразвуковой способ определения упругих констант твердых тел | |
RU2660770C1 (ru) | Акустический способ определения упругих констант токопроводящих твёрдых тел | |
Simonetti et al. | Ultrasonic interferometry for the measurement of shear velocity and attenuation in viscoelastic solids | |
SU1142788A1 (ru) | Способ измерени времени распространени ультразвука в материале | |
RU2196982C2 (ru) | Способ определения физико-механических характеристик и состава полимерных композиционных материалов в конструкциях ультразвуковым методом | |
RU2783297C2 (ru) | Способ ультразвукового контроля электропроводящих цилиндрических объектов | |
RU2112235C1 (ru) | Способ измерения параметров затухания упругих волн | |
SU1719979A1 (ru) | Способ определени физико-механических параметров в плоско-параллельных объектах | |
RU2350944C1 (ru) | Способ измерения среднего размера зерна материала поверхностными акустическими волнами | |
SU1518781A1 (ru) | Способ ультразвукового контрол характеристик однонаправленных неровностей поверхности издели | |
JPH02264843A (ja) | 硬さ測定装置 | |
RU2760472C1 (ru) | Способ определения модуля упругости стеклопластиков при ультразвуковом неразрушающем контроле | |
SU1460620A1 (ru) | Способ определени средней скорости ультразвука в плавно-неоднородном слое | |
RU2810679C1 (ru) | Ультразвуковой способ определения разности главных механических напряжений в ортотропных конструкционных материалах | |
SU1693530A1 (ru) | Способ определени физико-механических свойств сыпучих материалов при помощи преобразовател с буферным стержнем | |
SU1355924A1 (ru) | Способ контрол качества пьезопреобразователей | |
SU1185220A1 (ru) | Способ ультразвукового структурного анализа материала |