SU679865A1

SU679865A1 - Sample for study of solid body structure with the aid of accoustic methods

Info

Publication number: SU679865A1
Application number: SU772440434A
Authority: SU
Inventors: Владимир Григорьевич Бадалян; Всеволод Феодосьевич Казанцев
Original assignee: Предприятие П/Я А-1687
Priority date: 1977-01-03
Filing date: 1977-01-03
Publication date: 1979-08-15

Description

Изобретение относитс к области акустических методов исследовани структуры твердых тел, в частности, к измерени м внутреннего трени и акустической эмиссии в процессе воздейст ви мощных ультразвуковых колебаний. Известны устройства, предназначенные дл исследовани структуры твердых тел акустическими методами путем измерени амплитуды вто рой гармоники при циклических испытани х, в которых образец представл ет собой стержень пр моугольного сечени , к боковым поверхност м которого приклеены излучатель и приемник высокочастотных акустических колебаний 1. Дл контрол многих технологических процессов , св занных с пластическим деформированием твердых тел под воздействием ультразвуковых колебаний (например волочение, выт жка , прессование и др.) необходамо знать изменение структуры непосредственно лв процессе воздействи мощных ультразвуковых колебаний , что трудно осуществить в известных устройствах . Наиболее близким по технической сущности к изобретению вл етс образец, выполне1П1ый в виде стержневого злемента 2. Недостатками известного устройства вл ютс наличие акустических помех и невысока надежность результатов измерений при исследовании внутренней структуры твердых, тел акустическими методами в процессе воздействи на них мощного ультразвука. Это св зано с тем, что вследствие большой амплитуды ультразвуковых колебаний поверхности образца нарушаетс акустический контакт электроакустического преобразовател высокочастотных колебани с исследуемым образцом. Цепью изобретени вл етс повышение надежности измерений в процессе воздействи мощных ультразвуковых колебаний. Цель достигаетс тем, что в предлагаемом образце стержневой элемент снабжен одной или несколькими парами взаимно перпендикул рных волноводов, пересекающих его в плоскости поперечного сечени , причем длины волноводов каждой пары равны четному и нечетному числу полуволн ультразвуковых колебаний на частотеThe invention relates to the field of acoustic methods for studying the structure of solids, in particular, to the measurement of internal friction and acoustic emission during powerful ultrasonic vibrations. Devices are known for studying the structure of solids by acoustic methods by measuring the amplitude of the second harmonic in cyclic tests in which the sample is a rod of rectangular cross section, to the side surfaces of which are emitter and receiver of high-frequency acoustic oscillations 1. For controlling many technological processes associated with the plastic deformation of solids under the influence of ultrasonic vibrations (for example, drawing, drawing, pressing and others.) it is necessary to know the structure change directly in the process of exposure to powerful ultrasonic vibrations, which is difficult to implement in known devices. The closest in technical essence to the invention is a sample made in the form of a core bar 2. The disadvantages of the known device are the presence of acoustic interference and the low reliability of measurement results in the study of the internal structure of solids by acoustic methods in the process of influencing them with powerful ultrasound. This is due to the fact that, due to the large amplitude of the ultrasonic oscillations of the sample surface, the acoustic contact of the electroacoustic converter of the high frequency oscillations with the sample under study is disturbed. The chain of the invention is to improve the reliability of measurements in the process of exposure to powerful ultrasonic vibrations. The goal is achieved by the fact that in the proposed sample the core element is provided with one or several pairs of mutually perpendicular waveguides intersecting it in the cross-sectional plane, and the length of the waveguides of each pair is equal to an even and odd number of half-waves of ultrasonic vibrations

возбуждени , длина стержневого элемента равна нечетному числу четвертей длин возбуждаемых ультразвуковых колебаний.excitation, the length of the core element is equal to an odd number of quarters of the lengths of the excited ultrasonic vibrations.

На фиг. 1 изображен описываемый образец в виде трехстержневого креста; на фиг. 2 FIG. 1 shows the described sample in the form of a three-bar cross; in fig. 2

эпюры ультразвуковых напр жений.ultrasonic stress diagrams.

Образец представл ет собой стержень 1 (измерительный ) пр моугольной формы, к .боковым фан м которого в плоскости, перпендикул рной к его оси сделано попарно четыре пр моугольных выступа 2 к 3, 4 и 5, образ)пощих два взаимно перпендикул рньк стержн (волно воды мощных ультразвуковых колебаний). Суммарна длина выступов, образующих стержень в направлении в, резонансна , равна где п - целое число, X - длина волны мощных ультразвуковых колебаний. Суммарна длцн выступов 4 и 5 и обшей части стержн 1, образующих стержень в направлении с, равна (2m+l) V2, гдет - целое число. Длина стержн 1 равна (2кч-0 J4, тде к - целое число.The sample is a rod 1 (measuring) of rectangular shape, to whose side bar in a plane perpendicular to its axis, four rectangular protrusions 2 to 3, 4 and 5, in pairs, are made in pairs, two of which are mutually perpendicular to the bar ( water wave of powerful ultrasonic vibrations). The total length of the protrusions forming the rod in the direction in, resonant, is equal to where n is an integer, X is the wavelength of powerful ultrasonic vibrations. The total length of the protrusions 4 and 5 and the common part of the rod 1, forming the rod in the direction c, is equal to (2m + l) V2, where it is an integer. The length of the rod 1 is equal to (2kch-0 J4, where it is an integer.

Исследование структуры твердых тел с помощью предлагаемого образца производитс следующим образом.The study of the structure of solids using the proposed sample is carried out as follows.

К торцам двух стержней образца 1, расноложБнных во взаимно перпендикул рных направлени х в и с, прикрепл ют мощные ультразвуковые преобразователи 6 и 7. К измерительному стержню I присоедин ют высокочастотный преобразователь 8. Затем по направлени м вне создаютс ультразвуковые напр жени большой амплитуды, однако вследствие различи в длинах стержней по указанным ос м в области, в . л ющейс общей дл них, ультразвуковые напр жени - противофазны (см. фиг. 2). Вследствие этого по оси а ультразвуковые колеба1ш не возбуждаютс . Это позвол ет обеспечить стабильный контакт, необходимый дл исследовани внутренней структуры акустическими методами. При этом общий дл всех стержней обьем будет находитс под воздействием мощного ультразвука и через него будут проходить высокочастотныеPowerful ultrasonic transducers 6 and 7 are attached to the ends of two rods of sample 1, which are arranged in mutually perpendicular directions in and c. High-frequency transducer 8 is attached to measuring rod I. Then, high amplitude ultrasonic voltages are created in the outward directions, however due to the difference in the lengths of the rods on the specified axes in the region, c. Ultrasonic voltages, common to them, are antiphase (see Fig. 2). As a result, ultrasonic oscillations are not excited along axis a. This makes it possible to provide the stable contact necessary for the study of the internal structure by acoustic methods. In this case, the total volume for all rods will be under the influence of powerful ultrasound and high-frequency will pass through it.

акустические импульсы, несущие информациюacoustic impulses carrying information

об изменении внутренней структуры этою обьем about changing the internal structure of this volume

Использование образцов указанной формы позвол ет проводить исследовани внутренней структуры твердого тела непосредственно во врем воздействи мощных ультразвуковых колебаний на эти тела. Это, в свою очередь, позволит эффективно прогнозировать состо ние изделий , наход щихс под воздействием высокоамгшитудных знакопеременных деформаадй. Кроме того, это позволит использовать вление акустической эмиссии дл неразрушающего контрол материалов и изделий, наход щихс под воздействием высокочастотных вибраций.The use of samples of this form allows one to study the internal structure of a solid directly during the action of powerful ultrasonic vibrations on these bodies. This, in turn, will make it possible to effectively predict the state of products under the influence of high-magnitude alternating deformities. In addition, it will allow the use of acoustic emission for non-destructive testing of materials and products exposed to high-frequency vibrations.

Возможно также выполнение предлагаемого образца в виде п тистержневого креста, что позвол ет создать в измер емой области большие значени ультразвуковых деформаций.It is also possible to perform the proposed sample in the form of a pin-like cross, which allows creating large values of ultrasonic deformations in the measured area.

Claims

1. Ermilin K. K. et al. Physics of metals and metallography. M., Vol. 38, no. 4, 1974.

2.W.P. Meson and others. Ultrasonics.V-13. NO 3, 1975, p.V.13, N 3, 1975, p. 128

2