RU2465583C1 - Установка для определения механических напряжений в конструкционных материалах - Google Patents
Установка для определения механических напряжений в конструкционных материалах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2465583C1 RU2465583C1 RU2011124425/28A RU2011124425A RU2465583C1 RU 2465583 C1 RU2465583 C1 RU 2465583C1 RU 2011124425/28 A RU2011124425/28 A RU 2011124425/28A RU 2011124425 A RU2011124425 A RU 2011124425A RU 2465583 C1 RU2465583 C1 RU 2465583C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- receiving unit
- housing
- information receiving
- installation
- structural materials
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Использование: для определения механических напряжений в конструкционных материалах. Сущность: заключается в том, что установка для определения механических напряжений в конструкционных материалах содержит корпус, заполненный иммерсионной жидкостью, акустическое фокусирующее устройство в виде линзы, взаимодействующее с ультразвуковым преобразователем, и блок приема информации с регистрирующими датчиками, при этом внутри корпуса, на противоположной стороне от блока приема информации, расположен элемент крепления в виде пресса для исследуемого образца с возможностью создания в нем механических напряжений, а в торце исследуемого образца установлен ультразвуковой преобразователь с возможностью пропускания ультразвуковых колебаний вдоль исследуемого образца, на котором установлен сферический элемент, в направлении фокусирующего устройства, сверху на корпусе установлена съемная крышка, на которой с внутренней стороны расположены регулируемые акустические вогнутые линзы, при этом блок приема информации снабжен конусом, закрепленным на крышке корпуса, с возможностью перемещения и регулирования расстояния между регистрирующими датчиками. Технический результат: обеспечение возможности определения механических напряжений с более высокой точностью, а также упрощение конструкции. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к неразрушающему контролю физических характеристик материалов изделий и может быть использовано для измерения напряженного состояния различных материалов, испытывающих значительные нагрузки в процессе эксплуатации.
Известно устройство для ультразвукового контроля, содержащее привод, кинематически связанные между собой корпус и обойму, ультразвуковой искатель, выполненный с функцией излучения и приема, установленный на обойме, с возможностью расположения его излучающей части в контактной жидкости, причем оно дополнительно снабжено подъемником, гибкой трубкой, ванной и емкостью для хранения контактной жидкости, при этом полости ванны и емкости соединены между собой гибкой трубкой, а емкость установлена на подъемнике с возможностью перемещения в два крайних положения, одно из которых расположено ниже уровня дна ванны, а другое положение - выше уровня дна ванны. Корпус устройства снабжен присоединительными элементами для закрепления его на контролируемом изделии, а привод вращения закреплен на обойме. Корпус соединен с ванной, а привод вращения обоймы закреплен на корпусе [патент РФ №2253110, МПК G01N 29/04, 2003 г.].
Применение известного устройства для ультразвукового контроля изделий характеризуется сложностью конструкции и невысокой точностью определения внутренних напряжений, необходимых при экспериментальных исследованиях.
Наиболее близким к предполагаемому изобретению является устройство для ультразвуковой диагностики внутренних структур объекта, содержащее корпус, заполненный жидкостью, акустическое форусирующее устройство, например линзу, преобразователь ультразвуковой энергии, к которому подключен блок возбуждения и блок приема и обработки информации, причем акустическое фокусирующее устройство и преобразователь вмонтированы в корпус и расположены на установленном расстоянии по отношению друг к другу, причем оно снабжено системой угловой ориентации ультразвукового луча относительно оси акустического фокусирующего устройства, устанавливаемого неподвижно относительно контролируемого объекта [патент СССР №860717, МПК G01N 29/04, 1981 г.].
Применение известного устройства также сложно в эксплуатации и обладает невысокой точностью определения внутренних напряжений, необходимых при экспериментальных исследованиях.
Задачей предлагаемого экспериментального устройства является простота конструкции и нахождение с более высокой точностью механических напряжений в исследуемом материале.
Достигается это тем, что установка по определению механических напряжений в конструкционных материалах, содержащая корпус, заполненный иммерсионной жидкостью, акустическое фокусирующее устройство в виде линзы, взаимодействующее с ультразвуковым преобразователем, и блок приема информации с регистрирующими датчиками, причем внутри корпуса, на противоположной стороне от блока приема информации, расположен элемент крепления, выполненный в виде пресса исследуемого образца, с возможностью создания в нем механических напряжений, а в торце исследуемого образца установлен ультразвуковой преобразователь с возможностью пропускания ультразвуковых колебаний вдоль исследуемого образца, на котором установлен сферический элемент, в направлении фокусирующего устройства, сверху на корпусе установлена съемная крышка, на которой с внутренней стороны расположены регулируемые акустические вогнутые линзы, при этом блок приема информации снабжен конусом, закрепленным на крышке корпуса, с возможностью перемещения и регулирования расстояния между регистрирующими датчиками. Регистрирующие датчики блока приема информации подпружинены со стороны боковых поверхностей блока, а сам блок выполнен с возможностью регулирования по высоте. Между регистрирующими датчиками блока приема информации расположена конусная выемка, взаимодействующая с конусом. Акустические вогнутые линзы с одной стороны имеют гладкую поверхность, а с другой рифленую, причем линзы в установке расположены рифленой стороной друг к другу, а гладкой поверхностью наружу.
Наличие регулируемых акустических вогнутых линз вместе с регулируемыми датчиками позволяет более точно определить механические напряжения в исследуемом образце.
Таким образом, между отличительными признаками и решаемой задачей существует причинно-следственная связь. Расположение линз и регистрирующих датчиков на внутренней стороне съемной крышки установки вместе с ручной их регулировкой упрощает конструкцию.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг.1 изображен внешний вид установки по определению механических напряжений в конструкционных материалах; на фиг.2 - вид сбоку на установку; на фиг.3 - крышка установки с размещенными на ней линзами и регистрирующими датчиками; на фиг.4 - блок приема информации, разрез А - А фиг.2.
Установка для определения механических напряжений в конструкционных материалах содержит корпус 1 с иммерсионной жидкостью. В корпусе расположен элемент крепления в виде пресса 2 для создания сжимающих и растягивающих усилий на исследуемом образце 3. На торцовой поверхности исследуемого образца установлен ультразвуковой преобразователь 4 с возможностью пропускания ультразвуковых колебаний вдоль исследуемого образца, а также сферический элемент 5. Сферический элемент обращен полусферой к акустическим вогнутым линзам 6 и 7 с возможностью перемещения его вдоль исследуемого образца и пропускания ультразвуковых колебаний в направлении акустических вогнутых линз. Линзы расположены на одной общей главной акустической оси 8, имеют с одной стороны гладкую поверхность, а с другой - рифленую, причем линзы в установке расположены рифленой стороной друг к другу, а гладкой поверхностью наружу. Линзы закреплены на крышке 9 установки с возможностью перемещения вдоль общей главной акустический оси посредством регулировочных винтов 1011, втулок 12, 13 и ручек управления 14 и 15, доступ к которым обеспечивается окном 16. С другой стороны линз относительно исследуемого образца, также на крышке, установлен блок приема информации, включающий регистрирующие датчики 17, 18. Перемещение датчиков вдоль корпуса обеспечивается тягой 19 с ручкой управления 20. Перемещение датчиков поперек вверх или вниз осуществляется тягами 21 и 22 с ручками соответственно 23 и 24. Для перемещения датчиков поперек в горизонтальном направлении предусмотрена ручка 25 с тягой 26, снабженной на конце конусом 27, сжимающим пружины 28 и 29. Для слива иммерсионной жидкости в нижней части корпуса имеется сливное отверстие 30, закрываемое пробкой.
Установка для определения механических напряжений в конструкционных материалах работает следующим образом.
В корпус 1 наливают иммерсионную жидкость таким образом, чтобы при закрывании крышки 9 скрылись акустические вогнутые линзы 6 и 7. Помещают исследуемый образец 3 в элемент крепления - пресс 2, и создают либо растягивающие, либо сжимающие напряжения. К торцу исследуемого образца присоединяют ультразвуковой преобразователь 4 таким образом, чтобы пропускать ультразвуковые колебания вдоль исследуемого образца 3. На исследуемый образец со стороны акустических вогнутых линз устанавливают сферический элемент 5 с возможностью перемещения его вдоль исследуемого образца и пропускания ультразвуковых колебаний в направлении акустических вогнутых линз. Закрывают крышку 9 с установленными на ее внутренней поверхности акустическими вогнутыми линзами 6 и 7. Необходимо, чтобы линзы располагались на одной общей главной акустической оси 8 и были расположены рифленой стороной друг к другу, а гладкой поверхностью наружу.
Регулируют положение линзы 6 с помощью регулировочного винта 10 и ручки управления 14 через окно 16. Втулка 12, находящаяся в линзе 7, обеспечивает передачу вращающего момента винта 10, не передвигая линзу 7. Затем регулируют линзу 7 с помощью регулировочного винта 11 и ручки управления 15 через окно 16. Втулка 13, находящаяся в линзе 6, обеспечивает передачу вращающего момента винта 11, не передвигая линзу 6.
Положение датчиков 17 и 18 блока приема информации регулируют вдоль корпуса и акустической оси линз 8 тягой 19 с ручкой управления, 20. Перемещение датчиков вверх или вниз осуществляется тягами 21 и 22 с ручками управления, соответственно 23 и 24. Перемещение датчиков в поперечном направлении осуществляется ручкой 25, которая тягой 26 вкручивает или выкручивает клин 27 из конусной выемки, сжимая или разжимая пружины 28 и 29. При этом датчики 17 и 18 перемещаются относительно друг друга в горизонтальном направлении.
Импульсы ультразвуковых колебаний в исследуемом образце 3 генерируют ультразвуковым преобразователем 4 и пропускают в направлении, перпендикулярном общей главной акустической оси 8 линз 6 и 7. Импульсы ультразвуковых колебаний рассеиваются внутренними напряженными областями исследуемого образца 3, находящимися в фокальной плоскости первой линзы 6. Сферический элемент 5, изготовленный из того же материала, что и исследуемый образец, уменьшает углы преломления ультразвуковых колебаний на поверхности исследуемого образца 3, при этом получаемые ультразвуковые сигналы эхо проходят через сферический элемент 5. Ультразвуковые сигналы эхо пропускают через первую 6 и вторую 7 линзы, расположенные в жидкости. Перемещают вторую линзу 7 вдоль главной акустической оси 8 так, чтобы на ее фокальной плоскости находились регистрирующие датчики 17 и 18, например пьезоэлектрические. В жидкости могут распространяться только продольные волны. Поэтому пьезоэлектрические датчики 17 и 18 регистрируют сигналы эхо от продольной ультразвуковой волны. Промежуток времени между ультразвуковыми сигналами эхо измеряют с помощью электронного устройства (на чертеже не показано). По времени прохождения ультразвукового импульса между двумя напряженными областями исследуемого образца вычисляют скорость продольной ультразвуковой волны и определяют внутреннее механическое напряжение.
После проведения экспериментов иммерсионную жидкость сливают через отверстие 30 в днище корпуса.
Применение предлагаемой установки по определению механических напряжений в конструкционных материалах, отличающейся простотой конструктивного исполнения и настройки, позволит с более высокой точностью определять внутреннее механическое напряжение в различных образцах конструкционных материалов.
Claims (4)
1. Установка для определения механических напряжений в конструкционных материалах, содержащая корпус, заполненный иммерсионной жидкостью, акустическое фокусирующее устройство в виде линзы, взаимодействующее с ультразвуковым преобразователем, и блок приема информации с регистрирующими датчиками, отличающаяся тем, что внутри корпуса на противоположной стороне от блока приема информации расположен элемент крепления в виде пресса для исследуемого образца с возможностью создания в нем механических напряжений, а в торце исследуемого образца установлен ультразвуковой преобразователь, с возможностью пропускания ультразвуковых колебаний вдоль исследуемого образца, на котором установлен сферический элемент, в направлении фокусирующего устройства, сверху на корпусе установлена съемная крышка, на которой с внутренней стороны расположены регулируемые акустические вогнутые линзы, при этом блок приема информации снабжен конусом, закрепленным на крышке корпуса, с возможностью перемещения и регулирования расстояния между регистрирующими датчиками.
2. Установка для определения механических напряжений в конструкционных материалах по п.1, отличающаяся тем, что регистрирующие датчики блока приема информации подпружинены со стороны боковых поверхностей блока, а сам блок выполнен с возможностью регулирования по высоте.
3. Установка для определения механических напряжений в конструкционных материалах по п.1 или 2, отличающаяся тем, что между регистрирующими датчиками блока приема информации расположена конусная выемка, взаимодействующая с конусом.
4. Установка для определения механических напряжений в конструкционных материалах по п.1, отличающаяся тем, что акустические вогнутые линзы с одной стороны имеют гладкую поверхность, а с другой рифленую, причем линзы в установке расположены рифленой стороной друг к другу, а гладкой поверхностью наружу.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011124425/28A RU2465583C1 (ru) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Установка для определения механических напряжений в конструкционных материалах |
EA201200676A EA020059B1 (ru) | 2011-06-16 | 2012-05-30 | Установка для определения механических напряжений в образце конструкционного материала |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011124425/28A RU2465583C1 (ru) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Установка для определения механических напряжений в конструкционных материалах |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2465583C1 true RU2465583C1 (ru) | 2012-10-27 |
Family
ID=47147564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011124425/28A RU2465583C1 (ru) | 2011-06-16 | 2011-06-16 | Установка для определения механических напряжений в конструкционных материалах |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA020059B1 (ru) |
RU (1) | RU2465583C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2541386C1 (ru) * | 2013-07-23 | 2015-02-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Устройство для измерения внутренних локальных механических напряжений в стальных конструкциях |
RU2601388C2 (ru) * | 2014-12-09 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Ультразвуковой способ измерения внутренних механических напряжений |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU860717A1 (ru) * | 1976-03-04 | 1981-08-30 | Рка Корпорейшн (Фирма) | Устройство дл ультразвуковой диагностики внутренних структур объекта |
SU1308890A1 (ru) * | 1984-11-06 | 1987-05-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Разработке Неразрушающих Методов И Средств Контроля Качества Материалов | Ультразвуковой способ контрол механических напр жений |
SU1392429A1 (ru) * | 1986-04-09 | 1988-04-30 | Специализированное Конструкторское Бюро С Опытным Производством Отдела Теплофизики Ан Узсср | Способ определени напр жений в образцах |
US5549003A (en) * | 1992-10-21 | 1996-08-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Method and apparatus for visualization of internal stresses in solid non-transparent materials by ultrasonic techniques and ultrasonic computer tomography of stress |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS518833A (ja) * | 1974-07-10 | 1976-01-24 | Hitachi Ltd | Koapuren |
-
2011
- 2011-06-16 RU RU2011124425/28A patent/RU2465583C1/ru not_active IP Right Cessation
-
2012
- 2012-05-30 EA EA201200676A patent/EA020059B1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU860717A1 (ru) * | 1976-03-04 | 1981-08-30 | Рка Корпорейшн (Фирма) | Устройство дл ультразвуковой диагностики внутренних структур объекта |
SU1308890A1 (ru) * | 1984-11-06 | 1987-05-07 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Разработке Неразрушающих Методов И Средств Контроля Качества Материалов | Ультразвуковой способ контрол механических напр жений |
SU1392429A1 (ru) * | 1986-04-09 | 1988-04-30 | Специализированное Конструкторское Бюро С Опытным Производством Отдела Теплофизики Ан Узсср | Способ определени напр жений в образцах |
US5549003A (en) * | 1992-10-21 | 1996-08-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of Commerce | Method and apparatus for visualization of internal stresses in solid non-transparent materials by ultrasonic techniques and ultrasonic computer tomography of stress |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2541386C1 (ru) * | 2013-07-23 | 2015-02-10 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Устройство для измерения внутренних локальных механических напряжений в стальных конструкциях |
RU2601388C2 (ru) * | 2014-12-09 | 2016-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный университет путей сообщения" (СГУПС) | Ультразвуковой способ измерения внутренних механических напряжений |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201200676A1 (ru) | 2013-01-30 |
EA020059B1 (ru) | 2014-08-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7836768B2 (en) | Ultrasonic testing of corner radii having different angles and sizes | |
CN110088564B (zh) | 壁状或板状结构中一个区域的厚度的确定 | |
Castellano et al. | Mechanical characterization of CFRP composites by ultrasonic immersion tests: Experimental and numerical approaches | |
US8548759B2 (en) | Methods, apparatus, or systems for characterizing physical property in non-biomaterial or bio-material | |
EP2985600B1 (en) | Ultrasound examination method and device | |
Karpiouk et al. | Assessment of shear modulus of tissue using ultrasound radiation force acting on a spherical acoustic inhomogeneity | |
Reddy et al. | Ultrasonic goniometry immersion techniques for the measurement of elastic moduli | |
Brath et al. | Phased array imaging of complex-geometry composite components | |
RU2465583C1 (ru) | Установка для определения механических напряжений в конструкционных материалах | |
Sun et al. | Monitoring early age properties of cementitious material using ultrasonic guided waves in embedded rebar | |
RU2604562C2 (ru) | Способ ультразвукового измерения упругих свойств | |
Subhash et al. | Fluid level sensing using ultrasonic waveguides | |
Fan | Applications of guided wave propagation on waveguides with irregular cross-section | |
Aksoy | Broadband ultrasonic spectroscopy for the characterization of viscoelastic materials | |
Yang et al. | Multi-mode ultrasonic waves focusing in a variable focus technique for simultaneous sound-velocity and thickness measurement | |
Takiy et al. | Theoretical analysis and experimental validation of the scholte wave propagation in immersed plates for the characterization of viscous fluids | |
JP2011529170A (ja) | カップリングチェックを使用した改良超音波非破壊検査 | |
RU2541386C1 (ru) | Устройство для измерения внутренних локальных механических напряжений в стальных конструкциях | |
Zhu et al. | The potential of ultrasonic non-destructive measurement of residual stresses by modal frequency spacing using leaky lamb waves | |
RU2402014C1 (ru) | Устройство для ударной дефектоскопии материалов | |
JP2011247676A (ja) | 超音波探傷装置 | |
JPH03503312A (ja) | 組成材料のパラメータを非破壊的に決定するための方式 | |
RU2760472C1 (ru) | Способ определения модуля упругости стеклопластиков при ультразвуковом неразрушающем контроле | |
US20240151622A1 (en) | Tensile acoustic rheometry for characterization of viscoelastic materials | |
Landais | Ultrasonic methods for the characterization of complex materials and material systems: polymers, structured polymers, soft tissue and bone |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160617 |