RU2552600C2 - Bench for study of viscoelastic properties of metals and alloys using acoustic sonde method - Google Patents

Bench for study of viscoelastic properties of metals and alloys using acoustic sonde method Download PDF

Info

Publication number
RU2552600C2
RU2552600C2 RU2013124372/28A RU2013124372A RU2552600C2 RU 2552600 C2 RU2552600 C2 RU 2552600C2 RU 2013124372/28 A RU2013124372/28 A RU 2013124372/28A RU 2013124372 A RU2013124372 A RU 2013124372A RU 2552600 C2 RU2552600 C2 RU 2552600C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
metals
viscoelastic properties
bench
study
generator
Prior art date
Application number
RU2013124372/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013124372A (en
Inventor
Серго Шотович Рехвиашвили
Виктор Валерьевич Нарожнов
Original Assignee
Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Научно-Исследовательский Институт Прикладной Математики И Автоматизации Кабардино-Балкарского Научного Центра Российской Академии Наук
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 Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Научно-Исследовательский Институт Прикладной Математики И Автоматизации Кабардино-Балкарского Научного Центра Российской Академии Наук filed Critical Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Научно-Исследовательский Институт Прикладной Математики И Автоматизации Кабардино-Балкарского Научного Центра Российской Академии Наук
Priority to RU2013124372/28A priority Critical patent/RU2552600C2/en
Publication of RU2013124372A publication Critical patent/RU2013124372A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2552600C2 publication Critical patent/RU2552600C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: test equipment.
SUBSTANCE: present invention relates to the field of metallurgy and mechanical engineering. The task to be solved by the declared invention is the determination of viscoelastic properties of metals using the acoustic sonde method. The stand for study of viscoelastic properties of metals consists of the variable signal setting generator, an induction mechanical oscillator the elastic element of which is designed as a thin metal beam with a shock sonde fixed on it, and also a sample for study to which the piezoelectric sound pickup is connected. The signals from the generator and the sound pickup are sent to the two-channel computer oscillograph.
EFFECT: technical result is the possibility of non-destructive diagnostics of viscoelastic properties of metals and alloys by means of measurement of amplitude of the acoustic signals occurring at impact of the sonde onto the solid body surface.
5 cl, 3 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области металлургии и машиностроения.The present invention relates to the field of metallurgy and mechanical engineering.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является определение вязкоупругих свойств металлов с помощью зондового акустического метода.The problem to which the invention is directed, is the determination of the viscoelastic properties of metals using the probe acoustic method.

Данная задача решается за счет того, что конструкция стенда для исследования вязкоупругих свойств металлов состоит из задающего переменный сигнал генератора, индукционного механического осциллятора, упругий элемент которого изготовлен в виде тонкой металлической балки с закрепленным на ней ударным зондом, а также образца для исследования, к которому подведен пьезоэлектрический звукосниматель. Сигналы с генератора и звукоснимателя подаются на двухканальный компьютерный осциллограф.This problem is solved due to the fact that the design of the bench for studying the viscoelastic properties of metals consists of a generator that sets an alternating signal, an induction mechanical oscillator, the elastic element of which is made in the form of a thin metal beam with a shock probe fixed to it, and also a sample for study, to which a piezoelectric pickup Signals from the generator and pickup are fed to a two-channel computer oscilloscope.

Сигнал с генератора может быть синусоидальной или прямоугольной формы.The signal from the generator can be sinusoidal or rectangular.

Ударный зонд должен быть изготовлен из твердого материала, например корунда или алмаза.The shock probe should be made of solid material, such as corundum or diamond.

Радиус кривизны кончика ударного зонда составляет 100 мкм или более.The radius of curvature of the tip of the shock probe is 100 μm or more.

Пьезоэлектрический звукосниматель устанавливается на поверхности исследуемого образца.A piezoelectric pickup is mounted on the surface of the test sample.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является возможность безразрушительной диагностики вязкоупругих свойств металлов и сплавов с помощью измерения амплитуды акустических сигналов, возникающих при ударе зонда о поверхность твердого тела.The technical result provided by the given set of features is the possibility of a non-destructive diagnosis of the viscoelastic properties of metals and alloys by measuring the amplitude of acoustic signals that occur when a probe hits a solid surface.

Изобретение поясняется рисунками, на которых изображено:The invention is illustrated by drawings, which depict:

на рис.1 - блок-схема стенда;Fig. 1 is a block diagram of the stand;

на рис.2 - осциллограммы сигналов;Fig. 2 - waveforms of signals;

на рис.3 - зависимость интенсивности акустической эмиссии от амплитуды колебаний зонда для некоторых металлов.Fig. 3 shows the dependence of the intensity of acoustic emission on the amplitude of probe oscillations for some metals.

Конструкция стенда для исследования вязкоупругих свойств металлов состоит из следующих частей: генератор переменного сигнала 1; индукционный механический осциллятор 2, ударный зонд 3; исследуемый образец 4; пьезоэлектрический звукосниматель 5; двухканальный компьютерный осциллограф 6.The design of the stand for the study of the viscoelastic properties of metals consists of the following parts: variable signal generator 1; induction mechanical oscillator 2, shock probe 3; test sample 4; piezoelectric pickup 5; two-channel computer oscilloscope 6.

Работа устройства осуществляется следующим образом.The operation of the device is as follows.

С задающего генератора переменный сигнал синусоидальной формы подается на катушку индукционного механического осциллятора, упругий элемент которого изготовлен в виде тонкой металлической балки. В результате этого зонд, закрепленный на балке, совершает механические колебания, нанося удары по поверхности исследуемого образца. Амплитуда колебаний балки зависит от величины прикладываемого к катушке переменного напряжения. Звукосниматель измеряет интенсивность поверхностных звуковых волн, вызванных ударами зонда о поверхность образца. Сигналы с генератора и звукоснимателя подаются на двухканальный компьютерный осциллограф.From the master oscillator, an alternating sinusoidal signal is fed to the induction mechanical oscillator coil, the elastic element of which is made in the form of a thin metal beam. As a result of this, the probe mounted on the beam performs mechanical vibrations, striking the surface of the test sample. The amplitude of the beam vibrations depends on the magnitude of the alternating voltage applied to the coil. The pickup measures the intensity of surface sound waves caused by the impact of the probe on the surface of the sample. Signals from the generator and pickup are fed to a two-channel computer oscilloscope.

Акустический сигнал эмиссии в процессе измерений зависит от первоначального расстояния зонд - образец. Это расстояние устанавливается следующим образом. Колеблющийся с минимальной амплитудой зонд с помощью микровинта подводится к образцу, и при этом измеряется сигнал акустической эмиссии. Расстояние зонд - образец фиксируется в тот момент, когда интенсивность эмиссии достигает максимального значения.The acoustic emission signal during measurements depends on the initial probe – sample distance. This distance is set as follows. A probe oscillating with a minimum amplitude is fed to the sample with a microscrew, and the acoustic emission signal is measured. The probe – sample distance is fixed at the moment when the emission intensity reaches its maximum value.

Результатом измерений является зависимость амплитуды акустического сигнала, возникающего при ударе зонда о поверхность исследуемого образца, от амплитуды возбуждающего сигнала. Данная зависимость при малых амплитудах колебаний зонда является линейной. Угол наклона полученных характеристик определяет упругие свойства исследуемого образца (скорость поперечного звука и модуль упругости). Уменьшение амплитуды колебаний зонда со временем определяет вязкоупругие свойства образца. Величина, обратная логарифмическому декременту затухания, отчетливо коррелирует с модулем упругости исследуемого образца.The measurement result is the dependence of the amplitude of the acoustic signal that occurs when the probe hits the surface of the test sample, on the amplitude of the exciting signal. At low amplitudes of the probe oscillations, this dependence is linear. The slope angle of the obtained characteristics determines the elastic properties of the test sample (transverse sound velocity and elastic modulus). A decrease in the amplitude of the probe’s oscillations with time determines the viscoelastic properties of the sample. The reciprocal of the logarithmic damping decrement clearly correlates with the modulus of elasticity of the test sample.

Таким образом, устройство позволяет достаточно просто измерять скорость звука и модуль упругости металлов и сплавов.Thus, the device allows you to simply measure the speed of sound and the elastic modulus of metals and alloys.

Claims (5)

1. Стенд для исследования вязкоупругих свойств металлов, характеризующийся тем, что состоит из задающего переменный сигнал генератора, индукционного механического осциллятора, упругий элемент которого изготовлен в виде тонкой металлической балки с закрепленным на ней ударным зондом, а также образца для исследования, к которому подведен пьезоэлектрический звукосниматель, причем сигналы с генератора и звукоснимателя подаются на двухканальный компьютерный осциллограф.1. A stand for studying the viscoelastic properties of metals, characterized in that it consists of a generator that sets an alternating signal, an induction mechanical oscillator, the elastic element of which is made in the form of a thin metal beam with a shock probe fixed to it, and also a sample for research, to which the piezoelectric a pickup, and the signals from the generator and pickup are fed to a two-channel computer oscilloscope. 2. Стенд для исследования свойств металлов по п.1, отличающийся тем, что переменный сигнал генератора может быть синусоидальной или прямоугольной формы.2. A bench for studying the properties of metals according to claim 1, characterized in that the alternating signal of the generator can be sinusoidal or rectangular. 3. Стенд для исследования свойств металлов по п.1, отличающийся тем, что ударный зонд изготовлен предпочтительно из корунда или алмаза.3. A bench for studying the properties of metals according to claim 1, characterized in that the shock probe is preferably made of corundum or diamond. 4. Стенд для исследования свойств металлов по п.1, отличающийся тем, что радиус кривизны кончика ударного зонда предпочтительно 100 мкм или более.4. A bench for studying the properties of metals according to claim 1, characterized in that the radius of curvature of the tip of the shock probe is preferably 100 μm or more. 5. Стенд для исследования свойств металлов по п.1, отличающийся тем, что пьезоэлектрический звукосниматель устанавливается предпочтительно на поверхности исследуемого образца. 5. A bench for studying the properties of metals according to claim 1, characterized in that the piezoelectric pickup is mounted preferably on the surface of the test sample.
RU2013124372/28A 2013-05-27 2013-05-27 Bench for study of viscoelastic properties of metals and alloys using acoustic sonde method RU2552600C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013124372/28A RU2552600C2 (en) 2013-05-27 2013-05-27 Bench for study of viscoelastic properties of metals and alloys using acoustic sonde method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013124372/28A RU2552600C2 (en) 2013-05-27 2013-05-27 Bench for study of viscoelastic properties of metals and alloys using acoustic sonde method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013124372A RU2013124372A (en) 2014-12-10
RU2552600C2 true RU2552600C2 (en) 2015-06-10

Family

ID=53295370

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013124372/28A RU2552600C2 (en) 2013-05-27 2013-05-27 Bench for study of viscoelastic properties of metals and alloys using acoustic sonde method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2552600C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1032418A1 (en) * 1982-02-15 1983-07-30 Ленинградский Институт Авиационного Приборостроения Device for checking polymer composition hardening
US20090211343A1 (en) * 2008-01-17 2009-08-27 David Zumbrunnen In-situ structuring rheometer based on chaotic advection
WO2009152143A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-17 Materials And Sensors Technologies, Inc. Differential ultrasonic waveguide cure monitoring probe

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1032418A1 (en) * 1982-02-15 1983-07-30 Ленинградский Институт Авиационного Приборостроения Device for checking polymer composition hardening
US20090211343A1 (en) * 2008-01-17 2009-08-27 David Zumbrunnen In-situ structuring rheometer based on chaotic advection
WO2009152143A1 (en) * 2008-06-09 2009-12-17 Materials And Sensors Technologies, Inc. Differential ultrasonic waveguide cure monitoring probe

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Рехвиашвили С.Ш., Дислокационный механизм трения при взаимодействии нанозонда с поверхностью твердого тела, ЖТФ, Т. 72, вып.2, стр. 140-142, 2002. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013124372A (en) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2596239C1 (en) Method of vibroacoustic tests of specimens and models
ES2889124T3 (en) Apparatus and method for applying an impact excitation technique
RU2558679C1 (en) Test rig for vibroacoustic tests of samples and models
CN107703161B (en) Shock stress wave detection system
JP6396076B2 (en) Detection method and non-contact acoustic detection system using sound waves
JP2018531138A6 (en) Elasticity detection method and apparatus
JP2018531138A (en) Elasticity detection method and apparatus
RU2552600C2 (en) Bench for study of viscoelastic properties of metals and alloys using acoustic sonde method
Downes et al. Determination of pressure transducer sensitivity to high frequency vibration
JP2018091685A (en) Inspection device and inspection method
RU2334225C1 (en) Control method of product defectiveness
RU2608332C1 (en) Method for dynamic testing superstructures
RU2805106C1 (en) Device for concrete strength measurement
RU2642155C1 (en) Bench for models of vibration systems of ship engine room power plants vibro-acoustic tests
RU2015130859A (en) STAND FOR VIBROACOUSTIC TESTS OF SAMPLES AND MODELS
RU2619812C1 (en) Method of non-destructive testing of hidden defects in technically complex structural element which is not accessible and device for its implementation
RU2797126C1 (en) Device for concrete strength measurement
Carbol et al. Measurement of material properties using deterministic white noise
RU2791836C1 (en) Device for concrete strength measurement
RU80012U1 (en) PRODUCT DAMAGE CONTROL DEVICE
KR101506080B1 (en) A method and device of for generating vibration with intensive pulsed light
RU2626067C1 (en) Method of determining mechanical properties of material
RU2616758C1 (en) Method of controlling unit defectiveness
JP2017090091A (en) Strength estimation method and strength estimation system using sound wave
Zahari et al. Investigation on Impact Hammer Testing with Different Types of Hammer Tip for Welded Thin Plate

Legal Events

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

Effective date: 20160528