RU2025727C1

RU2025727C1 - Method of determination of normal anisotropy sheet rolled stock

Info

Publication number: RU2025727C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Серебряный; В.В. Мишакин
Original assignee: Акционерное общество "Всероссийский институт легких сплавов"
Priority date: 1992-08-13
Filing date: 1992-08-13
Publication date: 1994-12-30

Abstract

FIELD: investigation and analysis of materials. SUBSTANCE: proposed method involves excitation of elastic longitudinal waves in material perpendicular to plane of sheet, reception of reflected waves in excitation point, measurement of time τ₁ of propagation of these waves, excitation of elastic shear waves of two polarizations in same point and in same direction lengthwise and sidewise to rolling, reception of reflected waves in excitation point, measurement of times (τ₂ and τ₃) of their propagation, determination of parameter of deformed state with allowance for measurement of times (τ₁,τ₂,τ₃) and elastic constants of material and determination of coefficient of normal anisotropy by obtained results from relationship specified in description of invention. EFFECT: enhanced authenticity of method.

Description

Изобретение относится к исследованиям или анализу материалов с помощью ультразвуковых, звуковых или инфразвуковых волн и может быть использовано для определения пластической анизотропии в листовых материалах и связано с быстрым неразрушающим определением коэффициента нормальной анизотропии (R). The invention relates to research or analysis of materials using ultrasonic, sound or infrasound waves and can be used to determine plastic anisotropy in sheet materials and is associated with a quick non-destructive determination of the normal anisotropy coefficient (R).

Известен способ оценки коэффициента нормальной анизотропии (R), заключающийся в механических испытаниях 3-х образцов из листа и проведении отдельно для каждого образца испытаний на растяжение и вычисления с помощью измеренных пластических деформаций по толщине и ширине образцов коэффициента R [1]. There is a method of evaluating the coefficient of normal anisotropy (R), which consists in mechanically testing 3 samples from a sheet and conducting tensile tests separately for each sample and calculating the coefficient R using measured plastic strains along the thickness and width of the samples [1].

Недостатком этого способа является то, что он разрушающий и трудоемкий: вырезка образцов, их испытание на испытательной машине. The disadvantage of this method is that it is destructive and time-consuming: cutting samples, testing them on a testing machine.

Известен способ оценки коэффициента нормальной анизотропии (R), заключающийся в введении в листовой материал упругих продольных волн, определении времени их распространения, определении упругих констант материала, определении коэффициента нормальной анизотропии [2]. A known method for estimating the coefficient of normal anisotropy (R), which consists in introducing elastic longitudinal waves into the sheet material, determining the time of their propagation, determining the elastic constants of the material, determining the coefficient of normal anisotropy [2].

Недостатком данного способа является низкая точность, связанная с тем, что для оценки упругого свойства материала, характеризуемого скоростью распространения упругих волн, необходимо определение плотности материала и прецизионное измерение его толщины, погрешность в измерении которых известными методами значительна. The disadvantage of this method is the low accuracy associated with the fact that to assess the elastic properties of the material, characterized by the propagation velocity of elastic waves, it is necessary to determine the density of the material and a precision measurement of its thickness, the error in the measurement of which by known methods is significant.

Предлагаемый способ включает возбуждение в материале перпендикулярно плоскости листа упругой продольной волны, принятие отраженных волн в точке возбуждения, измерение времени τ₁распространения этих волн, возбуждения в той же точке и том же направлении упругих сдвиговых волн двух поляризаций вдоль и поперек направления проката, принятие отраженных волн в точке возбуждения, измерение времени τ₂ и τ₃ их распространения, определение значения параметра деформированного состояния с учетом измеренных времен τ₁, τ₂, τ₃ и упругих констант монокристалла, определение коэффициента нормальной анизотропии по полученным результатам из соотношения:
R(α) =

, где R(α) - зависимость коэффициента нормальной анизотропии от угла α в плоскости листа ( α=0 совпадает с направлением прокатки);
q( α) - значение параметра деформированного состояния.The proposed method includes the excitation in the material perpendicular to the plane of the sheet of an elastic longitudinal wave, the adoption of reflected waves at the point of excitation, the measurement _{of the} propagation time τ _{1 of} these waves, the excitation at the same point and direction of the elastic shear waves of two polarizations along and across the rolling direction, the adoption of reflected waves at the point of excitation, measurement time τ ₂ τ ₃ and their distribution, the definition of parameter values deformed state with the measured times τ _1, τ _2, τ _3, and the elastic constants m single crystal, the determination of normal anisotropy coefficient results obtained from the relationship:
R (α) =

where R (α) is the dependence of the normal anisotropy coefficient on the angle α in the sheet plane (α = 0 coincides with the direction of rolling);
q (α) is the value of the parameter of the deformed state.

Предложенный способ отличается от прототипа тем, что в прокатанном листовом материале дополнительно перпендикулярно плоскости листа возбуждают упругие сдвиговые волны двух поляризаций вдоль и поперек направления проката, принимают отраженные волны в точке возбуждения, измеряют время τ₂ и τ₃ их распространения, определяют значения параметра деформированного состояния с учетом измеренных времен τ₁,τ₂, τ₃ и по упругим константам монокристалла соответствующего материала определяют коэффициент нормальной анизотропии по полученным результатам из соотношения:
R(α) =

, где R( α) - зависимость коэффициента нормальной анизотропии от угла в плоскости листа;
q( α) - значение параметра деформированного состояния.The proposed method differs from the prototype in that elastic shear waves of two polarizations along and across the rolling direction are excited additionally perpendicular to the plane of the sheet in the rolled sheet material, the reflected waves are received at the excitation point, the time of their propagation, τ ₂ and τ ₃ are measured, and the values of the deformed state parameter are determined taking into account the measured times τ _1, τ _2, τ ₃ and the elastic constants of the respective single crystal material is determined by the coefficient of normal anisotropy obtained in D ultatam from the relation:
R (α) =

where R (α) is the dependence of the normal anisotropy coefficient on the angle in the sheet plane;
q (α) is the value of the parameter of the deformed state.

Эффект от предложенного способа заключается в повышении точности измерения коэффициента нормальной анизотропии за счет исключения ошибок измерения толщины и плотности исследуемого материала. The effect of the proposed method is to increase the accuracy of measuring the coefficient of normal anisotropy by eliminating errors in measuring the thickness and density of the investigated material.

Это достигается возбуждением дополнительно в материале перпендикулярно плоскости листа упругих сдвиговых волн двух поляризаций вдоль и поперек направления проката, принятием в точке возбуждения отраженных волн, измерением времен их распространения, определением коэффициента анизотропии по значениям времен распространения продольной и двух сдвиговых упругих волн и констант упругости монокристалла исследуемого материала. В результате этого отпадает необходимость в значениях скоростей упругих волн, используемых в прототипе для определения коэффициента нормальной анизотропии, а следовательно, в измерении толщины и плотности исследуемого материала, что исключает ошибки этих измерений и повышает точность определения коэффициента нормальной анизотропии. This is achieved by additionally exciting in the material perpendicular to the plane of the sheet of elastic shear waves of two polarizations along and across the rolling direction, accepting the reflected waves at the excitation point, measuring their propagation times, determining the anisotropy coefficient from the values of the propagation times of the longitudinal and two shear elastic waves and the elastic constants of the single crystal of the studied material. As a result of this, there is no need for elastic wave velocities used in the prototype to determine the normal anisotropy coefficient, and therefore, to measure the thickness and density of the material under study, which eliminates the errors of these measurements and improves the accuracy of determining the normal anisotropy coefficient.

П р и м е р. Предлагаемое изобретение прошло проверку на листах из низкоуглеродистых сталей 08КП и 08Ю толщиной 0,77 и 0,94 мм. На каждом образце исследуемой стали производили измерения времен прохождения продольных τ₁ и сдвиговых волн двух поляризаций τ₂ и τ₃ толщины материала. Затем по измеренным значениям времен τ₁ ,τ₂, τ₃ и упругим константам монокристалла исследуемого материала определяли параметр деформированного состояния q(α), значения которого подставляли в формулу и рассчитывали R(α), а затем - среднее значение

по всем направлениям в плоскости листа. Данную процедуру осуществляли для девяти различных точек для каждого образца исследуемой стали.PRI me R. The present invention was tested on sheets of low-carbon steel 08KP and 08Yu with a thickness of 0.77 and 0.94 mm On each sample of the studied steel, the transit times of longitudinal τ ₁ and shear waves of two polarizations τ ₂ and τ ₃ of the material thickness were measured. Then, from the measured values of the times τ ₁ , τ ₂ , τ ₃ and the elastic constants of the single crystal of the material under study, we determined the parameter of the deformed state q (α), the values of which were substituted into the formula and R (α) was calculated, and then the average value

in all directions in the plane of the sheet. This procedure was carried out for nine different points for each sample of the investigated steel.

В этих же самых точках измерения по измеренным временам прохождения τ₁ толщины материала и измеренной толщине листа с помощью микрометра и известной плотности исследуемой стали согласно формулам, приведенным в прототипе, рассчитывали скорость распространения продольных волн и по значениям скоростей исходя из установленной ранее корреляционной зависимости определяли значения

. Результаты расчетных значений

, определенных по предлагаемому способу и прототипу, занесены в таблицу.At the same measurement points, according to the measured transit times τ ₁ of the material thickness and the measured sheet thickness using a micrometer and the known density of the steel under study, according to the formulas given in the prototype, the propagation velocity of longitudinal waves was calculated and from the velocities based on the previously established correlation dependence, the values were determined

. Estimated Results

identified by the proposed method and prototype are listed in the table.

В дальнейшем массивы значений

подвергали статистической обработке, включающей определения среднего значения

(RMID), среднеквадратичного отклонения (SIGMR), доверительного интервала, рассчитанного с учетом коэффициента Стьюдента (EpS), соответствующего уровню доверительной вероятности 0,95, минимального (R_min) и максимального (R_max) значений

.Further arrays of values

subjected to statistical processing, including determining the average value

(RMID), standard deviation (SIGMR), confidence interval calculated taking into account the Student's coefficient (EpS), corresponding to a confidence level of 0.95, minimum (R _min ) and maximum (R _max ) values

.

Результаты, приведенные в таблице, показывают, что среднеквадратичное отклонение и доверительный интервал измерений, осуществленных по предлагаемому способу, в 2,3-2,8 раза меньше по сравнению с известными. The results shown in the table show that the standard deviation and the confidence interval of the measurements carried out by the proposed method is 2.3-2.8 times less compared to the known ones.

Claims

METHOD FOR DETERMINING THE NORMAL ANISOTROPY COEFFICIENT OF ROLLED SHEET MATERIALS, which consists in the fact that elastic longitudinal waves are excited perpendicularly to the sheet plane in the material, receive reflected waves at the excitation point and measure the propagation time τ _{1 of} these waves in the material, determine its elastic constants, that additionally, at the same point and in the same direction, elastic shear waves of two polarizations are excited along and across the rolling direction, receive reflected waves, measure the time at τ _2, τ _3, their distribution, determined parameter values with the deformation state of the measured times τ _1, τ _2, τ _3, and the coefficient of normal anisotropy is judged by the relation
R (α) =

,
where R (α) is the dependence of the normal anisotropy coefficient on the angle α in the sheet plane α = 0 coincides with the direction of rolling;
q (α) are the values of the parameter of the deformed state.