SU1380430A1 - Способ определени анизотропии упругих свойств материала - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к акустическим методам исследовани  упругих свойств материалов. Цель иэобрете- .повышение точности за счет, использовани  при определении усредненных по всему исследуемому объему ианер емых характеристик благодар  использованию полуЬферическогО обре - ца и измерению времени распространени  ультразвуковых (УЗ) колебаний между его плоской и сферической поверхност ми . Способ заключаетс  в том, что преобразователь и полусферический образец размещают в првмелсу- точной среде и совмещают точку ввода УЗ колебаний с центром образующей образец сферы. Излуча  и принима  отраженные образцом УЗ икпульсы, перемещают образец относительно преобразовател  так, чтобы акустическа  ось. преобразовател  поворачивалась вокруг перпендикул ра к плоскости образца в точке ввода УЗ колебаний и измен лс  угол между этим перпендикул ром . и акустической осью. При этом измер ют врем  между моментами излучени  и приема, определ ют по нему скорость распространени  УЗ колебаний в материале образца и через нее анизотропию упругих свойств. 1 ил. и

Description

со

00

о

и

00

Изобретение относитс  к акустическим методам исследовани  упругих спойстп материалов и может бьггь использовано при определении анизотропии упругих свойств материалов I например металлов.

Цель изобретени  - повышение точности за счет определени  анизотропии упругих свойств исследуемого на- )о содержит закрепленные в ванной 2 дер- териала во всем объеме образца,D резуль- жатель 6 образца 5 с вращателем 7 и тате чего по вл етс  возможность снизить вли ние флуктуации упругих свойств 3 отдельных точках на результаты измерений . ,5 На чертеже изображено устройстчерв чной парой 8. Кроме того, в уст-г ройство входит механизм 9 перемещени , обеспечивающий смещение преобразовател  А по вертикали относительно корпуса 1, и координатный столик 10, обеспечивакхдий смещение преобразовател  в горизонтальной плоскости.

во, реализующее способ определени 

анизотропии упругих свойств материала .. .

Способ определени  анизотропии упругих свойств материала заключаетс  и следующем.

Располагают в промежуточной среде преобразователь и полусферический образец так, чтобы точка ввода, т.е. точка пересечени  акустической оси преобразовател  с плоской поверхностью образца, совмещалась с точкой пересечени  оси Симметрии образца с плоской его поверхностью. Излучают преобразователем импульс акустических колебаний и принимают им отраженные сферической поверхностью образца колебани . В ходе излучени -приема осуществл ют взаимное перемещение образца и преобразовател  так, чтобы акустггческа  ось преобразовател  поворачивалась вокруг нормали к поверхности образца в точке ввода и измен лс  угол между акустической осью и нормалью к плоской поверхности об- разца. В течение сканировани  измер ют врем  t между моментами излучени  и приема импульса акустических колебаний и определ ют скорость С распространени  акустических колебаний в материале образца по формуле

С 2 R Co/(Cot - 2F),

где R - радиус образца;

С (J - скорость распространени  акустических колебаний в промежуточной среде; F - рассто ние от эффективного акустического центра преобразовател  до точки ввода. Анизотропию упругих свойств материала определ ют по скорости С распространени  акустических колебаний.

Устройство дл  определени  анизотропии у пругих свойств материалов со держит корпус 1 и установленные на нем ванну 2, предназначенную дл  заполнени  контактной жидкостью, и планку 3 с преобразователем 1, В ходе работы в ванной 2 размещают полусферический образец 5. Устройствг также

о содержит закрепленные в ванной 2 дер- жатель 6 образца 5 с вращателем 7 и 5

черв чной парой 8. Кроме того, в уст-г ройство входит механизм 9 перемещени , обеспечивающий смещение преобра0

0 5

5

зовател  А по вертикали относительно корпуса 1, и координатный столик 10, обеспечивакхдий смещение преобразовател  в горизонтальной плоскости.

Способ определени  анизотропии уп- ругих свойств материалов осуществл етс  следующим образом.

Полусферический образец 5, напри- мек1, радиусом 15 мм из материала 12Х18Н10Т креп т в держателе 6 и по5 мещают в ванну 2, заполненную, например , дистиллированной водой. Ось вращател  7 располагают в одной плоскости с осью вращени  держател  6 относительно корпуса 1 и перпендикул рно

0 ей так, что ось вращени  держател  6 относительно корпуса 1 лежит на плоской поверхности образца 5 и ось вращател  7 совпадает с нормалью к центру плоской поверхности образца 5. Враща  держатель 6 относительно корпуса 1, добиваютс  коллениарности акустической оси преобразовател  4 и нормали к центру внешней поверхности образца 5, после чего механизмом 9 перемещени  смещают преобразователь в плоскость, перпендикул рную оси вращени  держател  6 относительно корпуса 1 и содержащую нормаль к плоской поверхности образца 5, совпадающую с осью вращател  7, а затем с помощью координатного столика 10 совмещают с осью вращател  7 и фнксиру- ют рассто ние от преобразовател  до плоской поверхности образца 5. Затем преобразователем 4, например пье- зопластиной из ЦТС-19 диаметром 8 мм на частоту 5 мГц, излучают акустические колебани , принимают отраженные образцом 5 эхо-иьтульсы и измер ют интервал времени между моментами из5 лучени  и приема. Управление работой преобразовател  А осуществл ют с помощью электронного блока (не показан ), использу , например, в качест0

31

ве генератора блок генерации ультразвукового дефектоскопа УД-10УА, а в качестве блока обработки сигналов - измеритель временных интервалов ИГ-2 Акустическую ось преобразовател  4 последовательно с заданным шагом, например от 1 до 1, при ПОМО1ЦИ черв чной пары 8 располагают по обраэу- едей конуса, поворачива  относительн оси вращател  7, ось которого нормальна к плоской поверхности образца 5 и совпадает с его осью вращени , а угол при вершине последовательно измен ют, например с шагом от 1 до j, враща  держатель 6 относительно корпуса 1 от нулевого до угла, обеспечивающего изчезновение всех типов преобразованных волн. Врем  прохожде

ни  каждого вида преобразованных болн контролируют раздельно. Скорость С прохождени  ультразвуковых колебаний в образце 5 дл  заданного направлени  определ ют по формуле

С 2 R-C

,/(C,.t - 2F).

де R радиус полусферического образца 5;

С J, - скорость распространени 30

акустических колебаний в заполн ющей ванну 2 жидкости;

F - рассто ние от эффективного акустического центра преобразовател  4 до точки с ввода ультразвуковых колебаний в образец 5;

t - измеренное врем  между приемом и излучением импульса ультразвуковых колебаний. .до Соответствующие модули Е упругости ычисл ют по формуле

РС

- плотность материала образца 5.

разнице модулей упругости в 5 при различной его ориентации

определ ют анизотропию упругих свойств исследуемого материала.

Формуле на обретени 

0

5

0

5

0

с

Способ определени  анизотропии упругих свойств материала, закдлючаю- щийс  в том, что излучают преобразователем импульс акустических колебаний в промежуточную среду в направ- лен1ш поверхности образца материала, перемещают преобразователь так, чтобы акустическа  ось изл /чениых колебаний поворачивалась вокруг нормали к поверхности образца в точке ввода, измен ют угол между акустической осью и нормёлью к поверхности,.принимают отраженные образцом акустические колебани  в ходе перемещени  преобразрвател , измер ют параметры прин тьк колебаний и по ним определ ют анизотропию упругих свойств материала , отличающийс  тем, что, с целью повьштени  точности, в качестве образца используют полусферический образец, точку ввода акустических колебаний совмещают с точкой пересечени  оси симметрии образца с плоской его поверхностью, измер ют врем  t между моментами излучени  и приема импульса акустических колебаний, определ ют скорость . С распространени  акустических колебаний в материале образца по формуле

С --

2RCo 2Р

где R - радиус образца;

CQ - скорость распространени  акустических колебаний в промежуточной среде; F - рассто ние от эффективного акустического центра преобразовател  до точки ввода ,

а анизотропию упругих свойств материала определ ют по скорости С распространени  акустических колебаний.

10

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ определения анизотропии упругих свойств материала, закдлючающийся в том, что излучают преобразователем импульс акустических колебаний в промежуточную среду в направлении поверхности образца материала, перемещают преобразователь так, чтобы акустическая ось излученных колебаний поворачивалась вокруг нормали к поверхности образца в точке ввода, изменяют угол между акустической осью и нормйлью к поверхности, принимают отраженные образцом акустические колебания в ходе перемещения преобразователя, измеряют параметры принятых колебаний и по ним определяют анизотропию упругих свойств материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в качестве образца используют полусферический образец, точку ввода акустических колебаний совмещают с точкой пересечения оси симметрии образца с плоской его поверхностью, измеряют время t между моментами излучения и приема импульса акустических колебаний, определяют скорость . С распространения акустических колебаний в материале образца по формуле г = ^2RL° —

   C_ot - 2F ’ .

   где R - радиус образца;

   С_о - скорость распространения акустических колебаний в промежуточной среде;

   F - расстояние от эффективного акустического центра преобразователя до точки ввода, а анизотропию упругих свойств материала определяют по скорости С распространения акустических колебаний.