SU1249437A1

SU1249437A1 - Device for determining coefficient of anisotropy of mechanical properties of materials

Info

Publication number: SU1249437A1
Application number: SU843866074A
Authority: SU
Inventors: Владимир Емельянович Чабанов; Михаил Анатольевич Мартынов; Дмитрий Георгиевич Теннисон; Геннадий Дмитриевич Мясников; Владимир Александрович Артемьев
Original assignee: Завод-Втуз При Производственном Объединении Турбостроения "Ленинградский Металлический Завод"; Ленинградское Научно-Производственное Объединение "Пластполимер"
Priority date: 1984-12-17
Filing date: 1984-12-17
Publication date: 1986-08-07

Abstract

Изобретение относитс к устройствам дл исследовани механических свойств материалов и может быть использовано при непрерывном или выборочном контроле степени анизотропии материалов, в частности листовых изделий и проката, фанеры, пластмасс, полимерной пленки. Целью изобретени вл етс повышение точности измерений за счет исключени вли ни помех. Электрический сигнал от генератора подаетс к излучателю и преобразуетс им в монохроматический акустическш сигнал, который по клину, усиленный в 8/5д раз, где S - площадь излучател , площадь контакта клика с испытуемым материалом, поступает в исследуемый материал. Акустические волны распростран ютс в направлении, определ емом диаграммой направленности лезви согласующего клина. Если анизотропи материала отсутствует, то сигнал распростран етс вдоль оси направл ющей и синфазно попадает на приемники, размещенные на ползуне. Анизотропи смещает максимумы диаграммы направленности приемникэв, в результате чего сигналы на приемниках не синфазные, а разность фаз сигналов характеризует коэффициент анизотропии материала. За приемниками акустический сигнал отражаетс в сторону от приемной базы. Благодар высокой степени затухани звука в анизотропных материалах и направленному излучению и приему под углом 45&deg; относительно направлений, в которых измер етс коэффициент анизотропии MexaHiwecKHx свойств материалов , снижаетс срок акустического реверберационного шума, что повышает точность измерени . 2 ил. С (f С 1C 4;: СО 4ib 00 The invention relates to devices for studying the mechanical properties of materials and can be used in continuous or selective control of the degree of anisotropy of materials, in particular sheet products and rolled products, plywood, plastics, and polymer films. The aim of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the influence of interference. The electrical signal from the generator is fed to the emitter and converted into a monochromatic acoustic signal, which is 8/5 times amplified by a wedge, where S is the emitter area, the contact area of the clique with the test material enters the material under study. Acoustic waves propagate in the direction determined by the directivity pattern of the blade of the matching wedge. If there is no anisotropy of the material, the signal propagates along the axis of the guide and enters in-phase to the receivers placed on the slider. Anisotropy shifts the maxima of the receiver's radiation pattern, with the result that the signals at the receivers are not in-phase, but the phase difference of the signals characterizes the anisotropy factor of the material. Behind the receivers, the acoustic signal is reflected away from the receiving base. Due to the high degree of attenuation of sound in anisotropic materials and directional radiation and reception at an angle of 45 ° C; relative to the directions in which the anisotropy coefficient MexaHiwecKHx of material properties is measured, the period of acoustic reverberation noise is reduced, which improves the measurement accuracy. 2 Il. C (f C 1C 4 ;: CO 4ib 00

Description

Изобретение относитс к устройствам ,дл исследовани механических; свойств материалов и может быть использовано при непрерывном или выборочном контроле степени анизотропии материалов , в частности листовых изделий и проката, фанеры, пластмасс , полимерной пленки и т.д.The invention relates to devices for studying mechanical; properties of materials and can be used in continuous or selective control of the degree of anisotropy of materials, in particular sheet products and rolled products, plywood, plastics, plastic films, etc.

Цель изобретени - повышение точности измерений за счет исключени вли ни помех.The purpose of the invention is to improve the measurement accuracy by eliminating the influence of interference.

На фиг. 1 представлена функй ио- нальна схема устройства дл определени коэффициента анизотропии механических свойств материалов; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг„ 1.FIG. 1 shows a functional diagram of the device for determining the anisotropy coefficient of the mechanical properties of materials; in fig. 2 is a section A-A in FIG. 1.

Устройство содержит генератор 1 непрерывньк монохроматических сигналов , излучатель 2 с согласующим клином 3 и По крайней мере два приемника 4 и 5 с закрепленными на них согласующими клинь ми 6 и 7„ Широка часть клиньев прикреплена к излучателю 2 и приемникам 4 и 5 например, помощью кле , не допускающего образование несплошностей и пустот между поверхност ми. Узка часть клина 3 имеет ввд ножа, изменение поперечш ж размеров клина 3 осуществл етс по экспоненциальному или другому закону . Широка часть клина и поперечные размеры излучател 2 и приемнико 4 и 5 не должны превосходить длину используемой акустической волны.The device contains a generator of 1 continuous monochromatic signals, an emitter 2 with a matching wedge 3 and At least two receivers 4 and 5 with matching wedges 6 and 7 fixed to them. A wide part of the wedges is attached to the emitter 2 and receivers 4 and 5 for example, using glue that prevents the formation of discontinuities and voids between the surfaces. The narrow part of the wedge 3 has a knife inlet, the change in the cross section of the size of the wedge 3 is carried out by exponential or other law. The wide part of the wedge and the transverse dimensions of the radiator 2 and the receiver 4 and 5 must not exceed the length of the acoustic wave used.

Излучатель 2 и приемники 4 и 5. закреплены шарнирно на опоре 8, например , в виде направл ющей, ориент1 1 рованной вдоль линии, соедин ющей излучатель и базу приемников, причем оси шарниров 9 перпендикул рны направлению этой линии. Опора 8 крепитс на пальцах 10 к рабочему столу I1 на котором помещен испытуемьй материал 12. Направл ющие 13 служат дл фиксации положени испытуемого материала иа рабочем столе 11. Приемники 4 и 5 закреплены на ползуне 14, КОТОРЫЙ может перемещатьс вдоль опоры 8 при исследовании материалов различных размеров. Лини , соедин юща центры приемников, параллельна лезви м согласующих клиньев 3 и ос м ш. ниров 9. Опора 8 располагаетс под углом 45 относительно направлений в которых измер етс коэффициент анизотропии механических свойств материалов . Приемники 4 и 5 соединены электрически с измерителем 15 разThe emitter 2 and the receivers 4 and 5. are hinged on the support 8, for example, in the form of a guide oriented 1 1 along the line connecting the emitter and the base of the receivers, with the axes of the hinges 9 perpendicular to the direction of this line. The support 8 is fastened on the fingers 10 to the working table I1 on which the test material 12 is placed. The guides 13 serve to fix the position of the test material and the working table 11. Receivers 4 and 5 are fixed on the slide 14, which CAN move along the support 8 when examining various materials sizes. The line connecting the centers of the receivers is parallel to the blades of the matching wedges 3 and the axle sh. 9. The support 8 is located at an angle of 45 relative to the directions in which the anisotropy coefficient of the mechanical properties of materials is measured. Receivers 4 and 5 are electrically connected to the meter 15 times.

00

5five

ности фаз, усилителем 16 и регистрирующими приборами 17 и 18.phase, amplifier 16 and recording devices 17 and 18.

Устройство дл определени коэффициента анизотропии механических свойств материалов работает следующим образом.A device for determining the anisotropy coefficient of the mechanical properties of materials works as follows.

Монохроматический электри геский сигнал от генератора 1 подаетс к излучателю 2 и преобразуетс им в монохроматический акустический сигнал. Последний по клину 3, усиленный в S/S раз, где S - площадь излучател , а S, - площадь контакта клина с испытуемым материалом, пос- 5 тупает в материал. Уменьщение S ведет к снижению активной составл ющей импеданса излучени , наклоном клина 3 измен етс нормальна составл юща смещени его конца. Этим достигаетс плавность регулировки импеданса излучени и мода возбуждаемых волн, что позвол ет существенным образом повысить чувствительность и ра.сщирить функциональные возможности устройства. Частота возбуждаемых акустических крлебаний может быть произвольной, однако она не должна быть выше частоты, при которой длина акустической волны становитс большей н 1ибольшего поперечного размера клин а. В противном случае кроме нулевой моды колебаний на излучаемый сигнал вли ют другие моды, и форма сигнала не строго синусоидальна, что сказываетс на точности измерений .A monochromatic electric signal from generator 1 is supplied to radiator 2 and converted into a monochromatic acoustic signal. The last wedge 3, reinforced by S / S times, where S is the emitter area, and S, is the contact area of the wedge with the test material, enters the material. A decrease in S leads to a decrease in the active component of the radiation impedance; the inclination of the wedge 3 changes the normal component of the displacement of its end. This achieves a smooth adjustment of the radiation impedance and the mode of the excited waves, which makes it possible to significantly increase the sensitivity and increase the functionality of the device. The frequency of the excited acoustic vibrations can be arbitrary, but it should not be higher than the frequency at which the acoustic wavelength becomes longer and the largest transverse size of the wedge. Otherwise, in addition to the zero mode of oscillations, other modes affect the emitted signal, and the waveform is not strictly sinusoidal, which affects the accuracy of measurements.

Проход в испытуемый материал, акустические монохроматические волны распростран ютс в направлении, определ емом диаграммой направленности лезви согласующего клина 3. Если анизотропи материалов отсутствует, тогда сигнал распростран етс вдоль оси направл ющей опоры 8 и синфазно пэпадает на приемники 4 и 5, анизотропи смешает максимум диаграммы направлемности приемников, в результате чего сигналы на приемниках jmte не будут синфазными.The passage into the test material, acoustic monochromatic waves propagate in the direction determined by the directivity pattern of the blade of the matching wedge 3. If there is no anisotropy of materials, then the signal propagates along the axis of the guide support 8 and in phase to the receivers 4 and 5, the anisotropy mixes the maximum of the diagram the directionality of the receivers, with the result that the signals at the jmte receivers will not be in phase.

Если рассматривать приемную базу как состо щую из двух приемников, рассто ние между которыми а , тогда рагзность фаз сигналов дч , поступающих на них, равнаIf we consider the receiving base as consisting of two receivers, the distance between which is a, then the frequency of the phases of the df signals arriving at them is equal to

л.Лаl.la

2if2 .2if2.

00

SS

00

5five

SOSO

ISIS

k w/C - среднее волновоеk w / C - the average wave

число;number;

Z - коэффициент анизотропии материала , равный 2 лZ is the anisotropy coefficient of the material, equal to 2 liters

S fS f

1-й 1st

С С(1-Д1;C C (1-D1;

С, С(1+Д),C, C (1 + D),

где С и Су - скорости распространени акустических сигналов в выбранных направлени х X и У; С - средн скорость. После измерител 15 разности фаз электрические сигналы усиливаютс усилителем 16 и регистрируютс при- борами 17 и 18. В качестве последних могут использоватьс , в частности , самописец, осциллограф. Пройд за приемники 4 и 5 под углом 45 к граничной поверхности, акустический сигнал отражаетс ею в сторону от приемной .базы. Учитыва , что степень затухани звука в материалах, в которьрс измер етс коэффициент анизотропии, обычно велика, а также то, что здесь реализуютс направл ен- ное излучение и прием, это снижает фон акустического реверберационного шума в материале и позвол ет осущест вл ть работу устройства с непрерывными сигналами. В свою очередь последнее , исключа вли ние дисперсии и добротности электроакустического тракта,позвол ет реализовать вы- сокую точность измерени коэффици- ента анизотропии материалов.where C and Su are the propagation speeds of acoustic signals in selected directions X and Y; C - average speed. After the meter 15, the phase differences of the electrical signals are amplified by the amplifier 16 and are recorded by the instruments 17 and 18. In particular, a recorder, an oscilloscope, can be used as the latter. Passing behind receivers 4 and 5 at an angle of 45 to the boundary surface, it reflects the acoustic signal away from the receiving base. Considering that the degree of attenuation of sound in materials, in which the anisotropy coefficient is measured, is usually high, as well as the fact that directional radiation and reception are realized here, this reduces the background acoustic reverberation noise in the material and allows the device to work. with continuous signals. In turn, the latter, excluding the effect of the dispersion and quality factor of the electroacoustic path, makes it possible to realize a high accuracy of measuring the anisotropy coefficient of materials.

Claims

Invention Formula

A device for determining the mechanical anisotropy factor

properties of materials, containing a generator, a support with an emitter installed on it, connected to a generator at least two receivers, an amplifier, a measuring instrument for the difference of signal parameters and an indicator, characterized in that, in order to improve the measurement accuracy, the receivers and emitter secured

on the support is hinged, equipped with matching knife-type wedges, the support is made in the form of a guide and a slider, and the receivers are placed on the slider, while the line passing

through the centers of the receivers, perpendicular to the axis of the guide, a source of monochromatic waves was used as a generator, and as a measurer of the signal parameters, a phase difference meter connected to the receivers and an output connected to an amplifier connected to the indicator.

ff

/

vX Lcc

FIG. 2

Compiled by A. Kislov Editor A. Shishkin Tehred M. Khodanich Proofreader E. Sirohman

Zakag4230mb Circulation 778 Subscription - VNIIPI USSR State Committee

for inventions and discoveries. 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab. 4/5

Production

printing enterprise, Uzhgorod, st. Project, 4