RU2335756C1 - Волновой способ контроля свойств материалов - Google Patents

Волновой способ контроля свойств материалов Download PDF

Info

Publication number
RU2335756C1
RU2335756C1 RU2007103912/28A RU2007103912A RU2335756C1 RU 2335756 C1 RU2335756 C1 RU 2335756C1 RU 2007103912/28 A RU2007103912/28 A RU 2007103912/28A RU 2007103912 A RU2007103912 A RU 2007103912A RU 2335756 C1 RU2335756 C1 RU 2335756C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
record
diameter
resonant frequencies
modulus
Prior art date
Application number
RU2007103912/28A
Other languages
English (en)
Inventor
Гурий Иштванович Микита (RU)
Гурий Иштванович Микита
Original Assignee
Гурий Иштванович Микита
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Гурий Иштванович Микита filed Critical Гурий Иштванович Микита
Priority to RU2007103912/28A priority Critical patent/RU2335756C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2335756C1 publication Critical patent/RU2335756C1/ru

Links

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

Изобретение относится к методу контроля материалов. Сущность: изделие взвешивают, определяют его массу, измеряют длину и диаметр. Наносят ударным механизмом удар по образцу, закрепленному в держателе только с одной стороны, в двух направлениях - по вертикальной оси сверху (сжимающий удар) и по касательной у нижнего свободного края образца (касательный удар), записывают на ЭВМ через микрофон, находящийся в 20 см от образца, собственные волны образца материала от двух ударов (две записи), полученные записи подвергают спектральному анализу. Выявляют из первой записи резонансную частоту от сжимающего удара, выявляют из второй записи касательную резонансную частоту, вводят полученные результаты в ЭВМ. Проводят расчет на ЭВМ. Распечатывают результат контроля, характеризующийся резонансными частотами, связанными с модулем нормальной упругости, модулем сдвига, коэффициентом Пуассона, твердостью по Бринеллю, временным сопротивлением, относительным сужением, относительным удлинением, истинным напряжением при разрыве, пределом текучести, ударной вязкостью, пределом выносливости, сопротивлением усталости. Технический результат: разработка нового вида контроля свойств материалов.

Description

Уровень техники
Волновой способ контроля свойств материалов является новым видом контроля, основанного на акустических эффектах.
Акустические эффекты используются в методах ультразвуковой дефектоскопии и акустической эмиссии.
Так, например, при растяжении образца на разрыв в нем возникают акустические сигналы, фиксируя которые, можно вести наблюдения за изменениями этих сигналов и изменениями прочностных свойств материала, но этот метод требует разрыва образца в отличии от волнового способа, в котором образец остается цел.
Динамический акустический метод позволяет определять модуль нормальной упругости на специальных устройствах, позволяющих вызвать колебания образца, то есть собственную частоту колебаний /1:9/.
Однако для этого надо нагревать образец, что не требуется при волновом способе контроля.
Определяют механические параметры по скорости ультразвука в материале. Так как скорость звука в материале зависит от его модуля упругости и удельной массы, то, зная скорость ультразвука, выводят его корреляционные зависимости от некоторых механических параметров материалов /2:10/.
Наличие корреляционных взаимозависимостей в этом методе контроля требует относительно продолжительной его производственной адаптации, что не требуется при волновом способе контроля.
Ультразвуковой метод контроля в отличие от волнового способа нацелен на выявление трещинообразования, раковин, но не выявляет изменения основных свойств материалов, таких, например, как временное сопротивление, предел текучести, истинное напряжение при разрыве, ударную вязкость.
Для контроля материалов сосудов давления, технологического оборудования компрессорных и газораспределительных станций, трубопроводов газоснабжения, промысловых и напорных трубопроводов, магистральных трубопроводов, технологических трубопроводов, резервуаров для хранения нефтепродуктов, грузоподъемных механизмов, трубопроводов теплосетей, мостовых конструкций, железнодорожных цистерн и деталей вагонов на отсутствие течи применяется акустико-эмиссионный метод. Акустико-эмиссионные испытания проводятся при достаточно большой растущей нагрузке /2:14-15/.
Этот метод ограничивается поиском течи в изделии, в отличие от волнового способа не определяет основные свойства материала.
Виброакустический метод контроля раковин, трещин работающих подшипников позволяет вести контроль этих дефектов, но в отличие от волнового способа не позволяет определять основные свойства материалов /3/.
Контроль твердости по собственным колебаниям для абразивных изделий осуществляется согласно ГОСТ 25961-83 «Инструмент абразивный. Акустический метод контроля физико-механических свойств», стандарту TGL 55047 «Шлифовальные круги. Определение твердости. Акустический метод» (Германия), по ГОСТ 2424-83 «Круги шлифовальные. Технические условия».
Вместо буквенного обозначения степени твердости на кругах маркируется звуковой индекс. Этот метод введен по ГОСТ 2464-82 «Сегменты шлифовальные. Технические условия» и ГОСТ 2456-82 «Бруски шлифовальные. Технические условия» и в качестве основного метода по ГОСТ 21963-82 «Круги отрезные. Технические условия». В соответствии с этим стандартом с 01.01.1986 года на отрезных кругах диаметром менее 600 мм твердость маркируется значением звукового индекса (ЗИ). Аналогичные стандарты были разработаны в Венгрии и Чехословакии. Эти стандарты реализуют возможность контроля твердости абразивных изделий размерами от 3 до 1200 мм. Применение акустического метода для контроля абразивного инструмента регламентировано государственным стандартом ГОСТ 25961-83. По этим ГОСТ параметрами являются скорость звука и звуковой индекс (ЗИ), по которым определяют твердость. Для абразивных инструментов диапазон значений скорости звука разбит на интервалы с шагом 200 м/с, которые образуют звуковой индекс /2:11/.
В этом методе просматривается ограниченность по виду изделия - круги абразивные, и по свойствам: контролируется твердость, в отличии от волнового способа, позволяющего контролировать большее их число.
Раскрытие изобретения.
При возникновении собственных вибраций образца от ударного импульса небольшой силы (1-3 Н) образец становится источником волн, распространяющихся в воздухе, в диапазоне до 20 кГц.
Так как жесткость:
Figure 00000001
где Fупр - сила упругости, действующая на образец, Н;
Δl - изменение длины образца, м.
Собственная частота волн, возникших в воздухе от вибраций материала изделия, образовавшихся вследствие сжимающего ударного импульса, f0 зависит от жесткости как:
Figure 00000002
где m - масса изделия, кг.
Тогда
Figure 00000003
Так как
Figure 00000004
где Еy - модуль нормальной упругости, МПа, характеризующий жесткость материала, которая связана с силами межатомного взаимодействия;
S0 - площадь поперечного сечения, м2;
l0 - длина, м.
Тогда
Figure 00000005
Выразив f0 через модуль нормальной упругости:
Figure 00000006
получим, что
Figure 00000007
Figure 00000008
Figure 00000009
Figure 00000010
Скорость звука:
Figure 00000011
где γ - удельная плотность материала, кг/м3,
где
Figure 00000012
Возведя обе части уравнения (8) в квадрат, получим:
Figure 00000013
Тогда связь между скоростью звука и резонансной частотой:
Figure 00000014
Figure 00000015
Так как
Figure 00000016
,
то
Figure 00000017
То есть
Figure 00000018
Тогда
Figure 00000019
Таким образом, последнее выражение показывает связь между модулем нормальной упругости и резонансной частотой.
При ударе по образцу материала потенциальная энергия вначале убывает, а затем из-за релаксационности процесса вновь возрастает. Резонансная частота выявляется с помощью вэйвлетпреобразования:
Figure 00000020
,
где
Figure 00000021
- вэйвлет с параметром растяжения - S и прараметром сдвига u.
Так как имеется фиксированное во времени начало отсчета, то используется аналитический вэйвлет:
Figure 00000022
,
где L2(R) - функция конечной энергии -
Figure 00000023
.
Так как модуль сдвига (модуль касательной упругости) это есть отношение касательного напряжения к углу сдвига (относительному сдвигу):
Figure 00000024
то резонансная частота fкр возникает при касательной ударной нагрузке, наносимой по изделию.
Тогда, учитывая выражения (11) и (12), касательная скорость звука определится как:
Figure 00000025
а модуль сдвига:
Figure 00000026
где fКР - резонансная частота, возникающая при касательной ударной нагрузке, Гц;
l0 - длина, м;
γ - удельная плотность материала, кг/м3.
Таким образом, показана связь между модулем сдвига и резонансной частотой при касательной нагрузке.
Важным параметром упругих свойств материалов является коэффициент Пуассона μ, определяющийся как отношение относительной поперечной деформации к относительной продольной деформации. Коэффициент Пуассона характеризует стремление материала сохранять свой первоначальный объем в процессе упругой деформации.
По модулю нормальной упругости Е и модулю касательной упругости G коэффициент Пуассона определяется как:
Figure 00000027
С учетом выше приведенных выражений для нормального и касательного модуля упругости, выраженных через резонансные частоты, коэффициент Пуассона можно определить как:
Figure 00000028
То есть
Figure 00000029
Еще Герц предложил, что:
Figure 00000030
где
μ - коэффициент Пуассона материала;
μи - коэффициент Пуассона индентора;
d - диаметр лунки от контакта индентора, мм;
Р - нагрузка на шар, кгс;
Еи - модуль нормальной упругости индентора, кгс/мм2;
Rи - радиус кривизны рабочей части индентора, мм.
При известных μ, μи, Еи, Rи, Р и Е можно определить диаметр лунки от контакта индентора:
Figure 00000031
Figure 00000032
Figure 00000033
Figure 00000034
Учитывая требования ГОСТ 9012-59, твердость по Бринеллю соответствует размерности кгс/мм2, вместо которой ставится НВ, поэтому Е и Еи целесообразно перевести в кгс/мм2, а Р - в кгс.
Подставляя для μ и Е ранее полученные выражения, выраженные через резонансные частоты, определим диаметр лунки от контакта индентора как
Figure 00000035
В этом выражении Еи выражено в Па, а Р - в Н, Rи - в мм.
Глубина невосстановленной лунки по данным Марковца М.П., то есть глубина лунки, когда шаровой индентор находится в ней под нагрузкой, определяется на основании геометрических соотношений:
Figure 00000036
где D - диаметр шара индентора, мм.
Площадь шарового сегмента М, соответствующего диаметру лунки d определится как:
Figure 00000037
Тогда твердость по Бринеллю:
Figure 00000038
С учетом d, выраженного ранее через резонансные частоты, твердость по Бринеллю определится как:
Figure 00000039
Так как при волновом способе вдавливание реально не проводится, то далее будем называть такой индентор условным.
Учитывая постоянство данных условного индентора:
сферический стальной индентор с радиусом закругления
Rи=5 мм;
коэффициент Пуассона индентора μи=0.285;
модуль нормальной упругости индентора Еи=221000, МПа;
диаметр D=10 мм;
нагрузка Р=29400 Н,
твердость по Бринеллю определится как:
Figure 00000040
Таким образом, показана связь твердости по Бринеллю с резонансными частотами.
Связь временного сопротивления σВ с твердостью по Бринеллю НВ для большинства случаев описывается уравнением:
Figure 00000041
где се - экспериментальный коэффициент, зависящий от материала.
Исходя из выражения (27) и с учетом ранее выведенных выражений определения твердости по Бринеллю по резонансным частотам следует, что
Figure 00000042
Для перехода в систему СИ
Figure 00000043
Для ряда материалов экспериментальный коэффициент се определяется по выражению:
Figure 00000044
где
Figure 00000045
- временное сопротивление, выраженное в МПа.
Средняя степень деформации поверхностного слоя лунки при вдавливании шара в плоскость (по Марковцу М.П.):
Figure 00000046
где М=π·DS·t - площадь шарового сегмента М, соответствующего диаметру лунки d, мм2;
DS=10 мм - диаметр шара индентора;
Figure 00000047
, глубина невосстановленной лунки, то есть глубина лунки, когда шаровой индентор находится в ней под нагрузкой, мм;
d - диаметр лунки, мм;
диаметр лунки, выраженный через резонансные частоты равен:
Figure 00000048
Figure 00000049
- площадь проекции восстановленной лунки, мм.
То есть глубина лунки, когда шаровой индентор находится в ней под нагрузкой, мм:
Figure 00000050
а площадь проекции восстановленной лунки, мм2:
Figure 00000051
Таким образом, получены выражения для определения средней степени деформации поверхностного слоя лунки при условном вдавливании шара в плоскость.
По отношению диаметра лунки (d) к диаметру шара (Ds) можно (по Марковцу М.П.) графически определить деформацию в невосстановленной лунке (ψH) для конструкционных материалов, совпадающей с значением деформации при растяжении, то есть с относительным сужением (ψ).
Выразим отношение диаметра лунки к диаметру шара через диаметральный коэффициент:
Figure 00000052
Тогда диаметральный коэффициент определится через резонансные частоты, как:
Figure 00000053
а при Ds=10 мм
Figure 00000054
что позволяет определять относительное сужение по резонансным частотам.
Таким образом, получено выражение для определения относительного сужения через резонансные частоты.
Относительное удлинение определяется как:
Figure 00000055
Так как выражение (37) использует относительное сужение, выраженное не в процентах, надо разделить на 100 относительное сужение, выраженное в процентах, и подставить результат в выражение (37).
Таким образом,
Figure 00000056
Это выражение является расчетным для определения относительного удлинения через резонансные частоты.
Среднее напряжение в лунке по Мейеру определяется как:
Figure 00000057
где Р - нагрузка на шар, кгс;
Figure 00000058
- площадь проекции восстановленной лунки, мм;
d - диаметр лунки, мм;
диаметр лунки, выраженный через резонансные частоты, равен:
Figure 00000059
При P=29400/g, кгс
Figure 00000060
Figure 00000061
Это выражение является расчетным для определения среднего напряжения в лунке по Мейеру по резонансным частотам.
Так как при идентичных деформациях в лунке и при растяжении напряжение в лунке НВ связано с условным напряжением при растяжении σ через коэффициент:
Figure 00000062
где kσ - эмпирический коэффициент,
а истинное напряжение при разрыве S связано с условным напряжением σ как:
Figure 00000063
то
Figure 00000064
Учитывая, что
Figure 00000065
и проведя преобразования получим, что S=kσ·Нм.
С учетом выражения (42)
Figure 00000066
Для перехода в систему СИ:
Figure 00000067
Это выражение позволяет определять истинное напряжение при разрыве по резонансным частотам.
Независимо от наличия площадки текучести, можно определить условный предел текучести.
Для контроля величины твердости Н0.2 (по Марковцу М.П.) необходимо вдавливать шар диаметром 10 мм до момента, когда диаметр остаточного отпечатка становится равным 0.9 мм. По измеренной в этот момент нагрузке определяется значение Н0.2.
Из выражения (21) для диаметра лунки от контакта индентора, приведенного для контроля твердости по Бринеллю волновым методом, следует, что:
Figure 00000068
выразим нагрузку, кгс:
Figure 00000069
Учитывая, что диаметр остаточного отпечатка равен 0.9 мм:
d=0,9 мм,
a Rи=5 мм,
Figure 00000070
Поделим полученную нагрузку Р0,9 на площадь поверхности невосстановленной лунки, которая (по Марковцу М.П.) равна 0.636 мм, и получим твердость на пределе текучести:
Figure 00000071
где
Figure 00000072
- площадь шарового сегмента, мм2;
Figure 00000073
- диаметр лунки, мм
То есть нагрузка
Figure 00000074
Figure 00000075
Figure 00000076
Определив твердость на пределе текучести по выражению (49), определяется предел текучести для стальных материалов по (Марковцу М.П.) как:
Figure 00000077
Для различных иных материалов есть универсальная зависимость Марковца М.П.:
Figure 00000078
где:
Figure 00000079
- твердость на пределе текучести по остаточной деформации 0.2% в восстановленной лунке,
Р0.2 - нагрузка, соответствующая остаточной деформации в лунке 0.2%;
d=0.95 мм - диаметр восстановленной лунки при остаточной деформации 2%.
Тогда нагрузка, соответствующая остаточной деформации в лунке 0.2%, определится как:
Figure 00000080
а твердость на пределе текучести по остаточной деформации 0.2% в восстановленной лунке:
Figure 00000081
Figure 00000082
Figure 00000083
Figure 00000084
Полученное выражение позволяет определить твердость на пределе текучести по остаточной деформации 0.2% в восстановленной лунке по резонансным частотам.
Предел текучести определится как:
Figure 00000085
где kσ0.2 - коэффициент, зависящий от материала и учитывающий переход из кгс/мм2 в МПа.
Если это выражение выразить через резонансные частоты, то получим:
Figure 00000086
Последнее выражение позволяет определять предел текучести по резонансным частотам.
Ударная вязкость является показателем оценки склонности материала к хрупкости. Ударная вязкость определяется стационарно через испытания призматических надрезанных образцов на маятниковых копрах. Ударную вязкость КС оценивают величиной полной работы К, затраченной на ударный излом образца и отнесенной к площади поперечного сечения образца в надрезе Fн, то есть:
Figure 00000087
По методу Дроздовского Б.А. испытывают ударные образцы с V-образным надрезом. В этом случае ударная вязкость обозначается как KCV.
По методу Гуляева А.П. испытывают несколько ударных образцов с различным радиусом закругления в вершине надреза. Ударная вязкость обозначается в этом случае как KCU.
Ударная вязкость зависит от объема, вовлекаемого в пластическую деформацию в месте надреза. Деформируемый объем зависит от упрочняемости металла, которая может быть охарактеризована равномерной деформацией при растяжении или отношением
Figure 00000088
.
Так как существует связь предела текучести σ0,2 с Н0,2 и предела прочности σв с НВ, то можно оценивать ударную вязкость по
Figure 00000089
с учетом величины зерна (по Матюнину В.М.), так как размер зерна влияет на величину ударной вязкости: чем больше зерно, тем ниже ударная вязкость.
Есть зависимость работы растяжения: σв·Δlс.y., с ударной вязкостью, где Δlс.y. - среднее удлинение образца при максимальной нагрузке.
Среднее удлинение образца при максимальной нагрузке учитывается относительным удлинением δ. Следовательно, между условной работой растяжения:
Figure 00000090
и ударной вязкостью существует зависимость: КR (КС).
Условная работа растяжения может быть выражена через резонансные частоты как:
Figure 00000091
Figure 00000092
Figure 00000093
что позволяет определить ударную вязкость материалов по эмпирическим графикам.
Таким образом, через расчетное выражение для определения условной работы растяжения, выраженной через резонансные частоты, можно определить ударную вязкость.
Процесс усталости представляет собой сумму накладывающихся частично друг на друга состояний - упругое, пластическое и разрушение. Из тех же составных частей состоит и процесс однократного нагружения. Усталостная трещина так же, как и трещина при однократном нагружении, происходит из поверхностей пластических сдвигов. Сам механизм разрушения при однократном и многократном нагружении приближенно считают одинаковым. Более низкую прочность при повторном нагружении по сравнению с однократным объясняют тем, что при многократном нагружении сдвиги и пластические деформации сосредотачиваются лишь в отдельных малых объемах образца, тогда как при однократном нагружении сдвиги распространяются на весь рабочий объем образца. В результате разрушение при многократном нагружении начинается в пластически продеформированных до предела отдельных малых объемах образца при наличии большей части образца, которая подверглась нагружению только в пределах упругих деформаций. При однократном нагружении разрушение может начаться в отдельных малых объемах образца, но только когда остальной объем образца претерпел пластическую деформацию, стремящуюся к предельной. При таком механизме разрушения прочность при многократных нагрузках должна быть меньше, чем при однократном нагружении, вследствие уникальности пластической деформации и разрушения при повторном нагружении.
Разрушению металла от усталости предшествует накопление локальных макросдвигов, появление пластических деформаций местного характера, приводящее к местному разрушению.
Причинами разрушения от усталости могут быть мелкие поры, неметаллические включения (металлургические причины), а также неровности поверхности, шероховатости от механической обработки (технологические причины) или резкие переходы от одного сечения к другому (конструкционные причины).
Усталость может появиться при первом циклическом нагружении, если оно выходит за пределы упругости.
При повторных нагружениях в тех объемах, в которых при первом нагружении напряжения достигают предела упругости, запас пластичности постепенно уменьшается и наступает момент разрушения.
Усталостное явление зависит от уровня предела упругости, равномерной деформации, предельной пластичности наиболее уязвимых объемов металла и от рабочего напряжения.
Формулы Лера, Штрибека, Майлендера и Жукова устанавливают связь между пределом выносливости (σ-1) и временным сопротивлением и пределом текучести:
Figure 00000094
Figure 00000095
Figure 00000096
Figure 00000097
Формулы Юнгера и Леквиса устанавливают связь между пределом выносливости (σ-1), временным сопротивлением, пределом текучести и с параметрами пластичности:
Figure 00000098
Figure 00000099
Формулы Герольда, Жукова, Марковца устанавливают связь между пределом выносливости (σ-1) с сопротивлением разрушению SK:
Figure 00000100
Figure 00000101
Figure 00000102
Последнее выражение применяется для ψp≤15%.
Углеродистые, низколегированные стали перлитного класса, алюминиевые сплавы, как правило, имеют такое равномерное поперечное сужение.
Для выражений (68)-(70) ранговый коэффициент корреляции равен 0.93-0.95.
Проведенное исследование показало, что целесообразно определять предел выносливости (σ-1) как среднеарифметическое суммы формулы Герольда и формулы Жукова, так как наибольшее число результатов контроля, совпадающих с пределом выносливости, определенным стационарным способом, попадают в область между этими двумя формулами.
Таким образом, определим предел выносливости как:
Figure 00000103
Проведя некоторые преобразования и выразив это выражение через резонансные частоты с учетом выражения (45) получим:
Figure 00000104
То есть
Figure 00000105
Тогда при
Figure 00000106
Figure 00000107
Figure 00000108
Figure 00000109
Это выражение позволяет по резонансным частотам определить предел выносливости.
Воздействие на материалы одновременно статического и переменного нагружения приводит к процессу, который можно рассматривать как несимметричный цикл, состоящий из двух напряжений: статического
Figure 00000110
и переменного, симметрично меняющегося по отношению к σср с амплитудой
Figure 00000111
выше которой наступает разрушение материала.
При условии, что предельная амплитуда колебаний напряжений падает по линейному закону, стремясь к нулю при среднем напряжении цикла, равном σ0.2, σB и SK, получим уравнения:
Figure 00000112
Figure 00000113
и уравнение Марковца-Савельева-Жильмо:
Figure 00000114
Примем это выражение для определения сопротивления усталости, но выразим его через резонансные частоты. Так как, исходя из выражения (72):
σ-1=0.25·SK+21.5,
то
Figure 00000115
Следовательно,
Figure 00000116
Преобразуем это выражение и получим:
Figure 00000117
Таким образом, показана связь между сопротивлением усталости и резонансными частотами.
Изложенный способ показывает связь резонансных частот с следующими параметрами материалов /2:43-101/:
1) модуль нормальной упругости, ЕY, МПа;
2) модуль сдвига, G, МПа;
3) коэффициент Пуассона, μ;
4) твердость по Бринеллю, НВ;
5) временное сопротивление, σв, МПа;
6) относительное сужение, ψ, %;
7) относительное удлинение, δ, %;
8) истинное напряжение при разрыве, S, МПа;
9) предел текучести, σ0,2, МПа;
10) ударная вязкость, КС, КДж/м2;
11) предел выносливости, σ-1, МПа;
12) сопротивление усталости, σa, МПа.
Признаки характеристики способа.
Необходимо произвести:
- взвесить круглый цилиндрический образец и определить его массу;
- измерить длину и диаметр образца;
- нанести ударным механизмом удар по круглому образцу, закрепленному в держателе только с одной стороны, в двух направлениях - по вертикальной оси сверху (сжимающий удар) и по касательной у нижнего свободного края образца (касательный удар);
- записать на ЭВМ через микрофон, находящийся в 20 см от образца, собственные волны образца материала от двух ударов (две записи);
- полученные записи подвергнуть спектральному анализу;
- выявить из первой записи резонансную частоту от сжимающего удара;
- выявить из второй записи касательную резонансную частоту;
- ввести полученные результаты в ЭВМ;
- провести расчет на ЭВМ по выше приведенным выражениям;
- распечатать результат контроля.
Осуществление изобретения.
Последовательность действий над образцом приведена выше. Контроль проводится при температуре 20°С, нормальном атмосферном давлении и нормальной влажности. Используются следующие средства: датчик фирмы Olympus ME4A (частотный диапазон: 50-8000 Гц; чувствительность - 60 дБ; сопротивление 2.2 кОм; униполярный сигнал на выходе 2-50 мВ);
Диапазон аналогового напряжения (D), которое может оцифровывать приборная система АЦП, определен соответственно до {2-50} мВ.
Ширина кода (минимальное выявляемое изменение аналогового сигнала) определится при 16-битном квантовании как:
Figure 00000118
. Таким образом, ширина кода составляет 1.5% от максимального значения диапазона аналогового напряжения /2:103-110/.
Были проведены сравнительные испытания материалов статическим способом контроля и волновым в Федеральном космическом агентстве «Научно-производственном центре автоматики и приборостроения им. Академика Н.А.Пилюгина», ОАО «ВИЛС», ОАО «Композит».
Для примера был взят материал АКП (мелкодисперсная смесь порошков алюминиевого сплава САС1-50 и кремния) с удельной плотностью 2643.4 кг/м3.
Модуль нормальной упругости, определенный волновым методом, составил 116215,8 МПа, что совпало с данными стационарных исследований (93400...130600, МПа).
Модуль сдвига составил 7442.6 МПа.
Коэффициент Пуассона составил 2.7.
Твердость по Бринеллю составила 169.4 НВ, что совпало с протоколом механических испытаний этого же материала (165.2...171.6, НВ) с максимальной приведенной погрешностью 0.6% относительного среднего значения.
Временное сопротивление составило 232.7 МПа, что совпало с данными стационарных исследований (211.5...307.9 МПа).
Относительное сужение, определенное волновым методом, составило 0.12%.
Относительное удлинение - 0.136%, что совпало с стационарными данными (0.13...0.30, %).
Истинное напряжение при разрыве составило 581.3 МПа.
Предел текучести - 200.1 МПа, что совпало с стационарными данными (199...301 МПа).
Ударная вязкость составила 70 КДж/м2.
Предел выносливости составил 166.8 МПа.
Сопротивление усталости - 138.1 МПа.
Сравнительные испытания волновым способом и статическим показали совпадение результатов по свойствам материала.
Библиографические данные
1. Марковец М.П. Учебное пособие по курсу прочность металлов оборудования атомных электрических станций. - М.: МЭИ, 1979. - 94 с.
2. Микита Г.И. Вычислительные сети, приборы и методы контроля свойств материалов. Допущено Министерством образования и науки Российской Федерации в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки и специальностям группы «Металлургия, машиностроение и материалопереработка». - Москва: ТДР - РУДН, 2006. - 132 с.
3. Кадар Андраш. Оценка технического состояния шатунных подшипников тепловозных дизелей методами вибрационной диагностики: Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - М.: МИИТ, 1993. - 160 с.

Claims (1)

  1. Волновой способ контроля свойств материалов предназначен для контроля важнейших свойств материалов изделия, которое взвешивают, определяют его массу, измеряют длину и диаметр, наносят ударным механизмом удар по образцу, закрепленному в держателе только с одной стороны, в двух направлениях - по вертикальной оси сверху (сжимающий удар) и по касательной у нижнего свободного края образца (касательный удар), записывают на ЭВМ через микрофон, находящийся в 20 см от образца, собственные волны образца материала от двух ударов (две записи), полученные записи подвергают спектральному анализу, выявляют из первой записи резонансную частоту от сжимающего удара, выявляют из второй записи касательную резонансную частоту, вводят полученные результаты в ЭВМ, проводят расчет на ЭВМ, распечатывают результат контроля, характеризующийся резонансными частотами, связанными с модулем нормальной упругости, модулем сдвига, коэффициентом Пуассона, твердостью по Бринеллю, временным сопротивлением, относительным сужением, относительным удлинением, истинным напряжением при разрыве, пределом текучести, ударной вязкостью, пределом выносливости, сопротивлением усталости.
RU2007103912/28A 2007-02-01 2007-02-01 Волновой способ контроля свойств материалов RU2335756C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007103912/28A RU2335756C1 (ru) 2007-02-01 2007-02-01 Волновой способ контроля свойств материалов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007103912/28A RU2335756C1 (ru) 2007-02-01 2007-02-01 Волновой способ контроля свойств материалов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2335756C1 true RU2335756C1 (ru) 2008-10-10

Family

ID=39927919

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007103912/28A RU2335756C1 (ru) 2007-02-01 2007-02-01 Волновой способ контроля свойств материалов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2335756C1 (ru)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101832881A (zh) * 2010-05-14 2010-09-15 华中科技大学 一种机床固定结合部动态特性的检测方法
CN102169065A (zh) * 2011-01-19 2011-08-31 西安交通大学 一种完全计及塑性影响的大接触界面法向刚度测量方法
CN102323047A (zh) * 2011-05-30 2012-01-18 北京工业大学 一种测试结合面切向动态特性装置
RU2648401C1 (ru) * 2017-05-24 2018-03-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Способ оценки напряженного состояния горных пород
RU2715887C1 (ru) * 2019-04-01 2020-03-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Способ определения коэффициента пуассона
RU2732469C1 (ru) * 2017-10-06 2020-09-17 ООО "Газпром трансгаз Москва" Способ обнаружения трещины лопатки газотурбинного двигателя
WO2020186315A1 (ru) * 2019-03-18 2020-09-24 Национальная Академия Авиации Способ определения прочностных свойств тонких полимерных покрытий
RU201551U1 (ru) * 2020-09-08 2020-12-21 Общество с ограниченной ответственностью "Алтек-Наука" Ручной сканер для неразрушающего контроля кромки ступицы и прилегающих к ней галтельных переходов колес рельсового транспорта

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101832881A (zh) * 2010-05-14 2010-09-15 华中科技大学 一种机床固定结合部动态特性的检测方法
CN102169065A (zh) * 2011-01-19 2011-08-31 西安交通大学 一种完全计及塑性影响的大接触界面法向刚度测量方法
CN102169065B (zh) * 2011-01-19 2012-11-28 西安交通大学 一种完全计及塑性影响的大接触界面法向刚度测量方法
CN102323047A (zh) * 2011-05-30 2012-01-18 北京工业大学 一种测试结合面切向动态特性装置
CN102323047B (zh) * 2011-05-30 2013-12-11 北京工业大学 一种测试结合面切向动态特性装置
RU2648401C1 (ru) * 2017-05-24 2018-03-26 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт горного дела им. Н.А. Чинакала Сибирского отделения Российской академии наук Способ оценки напряженного состояния горных пород
RU2732469C1 (ru) * 2017-10-06 2020-09-17 ООО "Газпром трансгаз Москва" Способ обнаружения трещины лопатки газотурбинного двигателя
WO2020186315A1 (ru) * 2019-03-18 2020-09-24 Национальная Академия Авиации Способ определения прочностных свойств тонких полимерных покрытий
RU2715887C1 (ru) * 2019-04-01 2020-03-04 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Волгоградский государственный технический университет" (ВолгГТУ) Способ определения коэффициента пуассона
RU201551U1 (ru) * 2020-09-08 2020-12-21 Общество с ограниченной ответственностью "Алтек-Наука" Ручной сканер для неразрушающего контроля кромки ступицы и прилегающих к ней галтельных переходов колес рельсового транспорта

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2335756C1 (ru) Волновой способ контроля свойств материалов
Stanzl-Tschegg Very high cycle fatigue measuring techniques
Mohammad et al. Predicting the fatigue life of the SAE 1045 steel using an empirical Weibull-based model associated to acoustic emission parameters
Wiederhorn et al. Mechanical properties
Mlikota et al. Influence of local residual stresses on fatigue crack initiation
Damir et al. Prediction of fatigue life using modal analysis for grey and ductile cast iron
Al Baida et al. Identifying the stress–strain curve of materials by microimpact testing. Application on pure copper, pure iron, and aluminum alloy 6061-T651
Nitescu et al. Damage severity estimation from the global stiffness decrease
Mohamed et al. Characterization of the biaxial fatigue behaviour on medium carbon steel using the strain-life approach
Teng et al. Fretting behaviors of a steel up to very high cycle fatigue
Lesiuk et al. Energy description of fatigue crack growth process-theoretical and experimental approach
Milovanović et al. Experimental determination of fatigue properties and fatigue life of S355J2+ N steel grade
Davis Analytical modeling and applications of residual stresses induced by shot peening
RU2234692C1 (ru) Способ определения физического критерия прочности материалов
Pothnis et al. Stress wave attenuation in aluminum alloy and mild steel specimens under SHPB tensile testing
Tasdighi et al. Application of small punch test in predicting the axial fatigue life of 304 stainless steel sheets
Turnbull et al. Finite element analysis of stress distribution around corrosion pit in shot-peened steel.
Bannikov et al. Investigation of damage accumulation in a prestrained aluminum-magnesium alloy under gigacycle fatigue
Emel'yanov et al. Fatigue of a cylindrical shell lying on a rigid bed
Kharchenko et al. Numerical simulation of deformation and fracture processes during static and dynamic perforation of thin plates from high-strength materials
RU2818505C1 (ru) Способ оценки трещиностойкости металлов
Kurek et al. The application of the theory of large deformations in uniaxial tension-compression of selected metals
Kim et al. Research on the nondestructive measurement of nonlinear elastic modulus by using ultrasonic wave
Pape Fretting fatigue damage accumulation and crack nucleation in high-strength steels
Rychlik et al. Identification of fatigue damage of metal sheets made of material DD11 from an analysis of vibration signals

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090202