Акустический способ определения напряжений в твердых средах Советский патент 1986 года по МПК G01N29/00 

1

Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и дМожет быть исполр- зовано для определент-гя напряжений в твердых средах.

Цель изобретения - определение трехосных остаточных напряжений без разрушения объекта и повышение точности измерения за счет дополнительного введения в качестве контролируемого параметра относительного :прира1цения скорости продольных колебаний.

Акустический способ определения напряжений осуществляют следующим образом.

В исследуемый образе ; вводят продольные и поляризованные по двум направлениям сдвиговые акустические колебания, принимают отраженные акустические сигналы и измеряют соответ- ствую11Ц1е скорости распространения - акустических колебаний, по измеренным в напряженном объекте значениям скоростей сдвиговых и продольных колебаний определяют начальное значение скорости сдвиговых колебаний, измеряют на ненагруженном объекте скорости сдвиговых и продольных колебаний и по их отношению и начальной скорости сдвиговых колебаний в напряженном образце находят начальную сС орость продольных колебаний и измеряют относительные приращения сдвиговых и продольных скоростей от их начального значения и по измеренным величинам судят о характеристиках напряжений.

.-

Для примера рассмотрим тело, от несенное к декартовой системе коорди нат с осями ОХ. (,2,3) и загруженное вдоль трех осей. Волна распространяется в направлении ОХ. Известные соотношения акустоупругости позволяют получить с учетом некоторых допущений обусловленных тем, что скорости волн мало изменяются от нагрузки, расчетные формулы для определения трехосных напряжений:

р,

(.Cs,i..I.5o +

гг 16

, С

4R

(3)

5

S

2-3f

- (С

SX,

:-С

X

SX.

0

С-, С,

y(2-je)

(4) (5)

где 8, 22 ьз искомые нормальные напряжения; Сд - скорости распространения сдвиговых вол н, поляризованных вдоль осей ОХ и ОХ соответственно; С ,-у - скорость продольной волны; С. и Сл - скорости

„ о о

продольной и сдвиговых волн в ненапряженном теле.

В случае анизотропного тела, когда начальные скорости сдвиговых волн не равные между собой, в качестве С можно принять С„ или Cev

Например, для листового проката мож- но принять в качестве начальной скорость волны, поляризованной поперек проката, условно обозначенную С,

Тогда

.С

30

5Xjo ,

-:-ДС,

где йС:

- начальная разность

ростеи сдвиговых волн ортогональной поляризации.

Выражения (1) - (5) могут быть переписаны:

б„-Г

ACsx,+C

SXj

SK,

40

ет

«..

-SXj

B- -S- ° (6)

. P

5X5

А;

(7)

sx.

& +ft

53 °22

лСзх

g. с.х„ R

(8)

1

SX,

2-3t

3f.

ТТ2

(С„, +С

SX

SX

-дс.

3 S

)

C; r-C

34

(9) (10)

Для удобства в формулах (1) - (10) введены также следующие обозначения:

(2)

В

6kP

2Ь-(А--2М(1+)

bkt(f(+2p)

(а+Ь)-ША+4|и + 2Ь+с) 3k

U+/jH;(1+-)+b+3k 6kp(/l+2|U)

2a+jL()(2/H-4/c +2b+c)+2p(a+b)+3kp

D . C.,

i 7; ) ,

(u - константы Ламе; k - коэRQBQ-DR

В

где и

фициент объемной упругости; а, Ьис упругие модули третьего порядка ма- Итак, если известны упругие характеристики материала, то для определения трехосных остаточных напряжений в нем без нарушения целости объема необходимо измерить в напряженном объекте скорости продольной

волны С

U,

и двух сдвиговых волн

ортогональной поляризации С

SX,

и

зх.

на ненагруженном образце материала измеритьначальные скорости продольной С,и определить

о ИХ

отношение

So

у -5-Ь Г 5„

и сдвиговой Со волн

ПО измеренным в напряженном объекте скоростям двух сдвиговых и продольных волн,определить начальное значение скорости сдвиговых волн Сс в

-

данной точке объекта; определить

начальную скорость продольных волн в данной точке объекта путем умножения значения скорости Сд в данной точке на величину У-С ; определить oтнocитeльн;Jle приращения

скор.остей от их начального значения

и

и по форму- 0

лам (1) - (10) определить напряжения.

1260841.

Предлагаемый способ позволяет определить трехосные напряжения как рабочие, так и остаточные без разрушения объекта, что исключает необ- 5 ходимость аппроксимации сложного напряженного состояния и обеспечивает более высокую точность определения напряжений.

О Формула изобретения

5

0

5

0

5

0

Акустический способ определения напряжений в твердых средах, заключающийся в том, что в исследуемый вводят продольные и поляризованные по двум направлениям сдвиговые акустические колебания, принимают отраженные сигналы, определяют соответствующие скорости акустических колебаний, по измеренным в напряженном объекте значениям скоростей сдвиговых и продольных колебаний и определяют относительные приращения сдвиговых колебаний от начального их значения, отличающийся тем, что, с целью определения трехосных остаточных напряжений без разрушения объекта, а также повьшения точности измерения, на ненагруженном образце контролируемого материала измеряют скорости сдвиговых и продольных акустических колебаний, по их отношению и начальной скорости сдвиговых колебаний в напряженном объекте определяют начальную скорость распространения . продольных акустических колебаний, измеряют относительное приращение скорости продольных колебаний относительно начального ее значения и по измеренным величинам судят об искомом параметре.

Изобретение относится к области неразрушающих методов контроля и может быть использовано для определения напряжений в твердых средах. Цель изобретения - определение трехосных источников напряжений без разрушения объекта и-повышение точности измерений за счет дополнительного введения в качестве контролируемого параметра относительного .приращения скорости продольных колебаний. При известных упругих характеристи- ках материала для определения трехосных остаточных напряжений в нем без нарушения целости объекта измеряют скорости продольной волны С- , и двух сдвиговых волн ортогональной поляризации С,,,. и С 5ХзНа ненагруженном образце материала измеряют начальные скорости продольной С. и -о сдвиговой с 5 волн и определяют их отношение . /Cg . По измеренным в напряженном о бъекте скоростям двух сдвиговых и продольной волн определяют начальное значение скорости сдвиговых волн С, в данной точке объекта, определяют начальную скорость продольных волн в данной точке объекта путем умножения значения скорости Cg в данной точке на величину fCs, измеряют относительные приращения скоростей от их начального значения аС., /С„ ; лС„., /С. ; л А J А Э iSCjj( /Cj , по которым судят о на- пряжения°х в объекте. (Л

Редактор Л. Повхан

Составитель В. Евстратов

Техред Л.Сердюкова Корректор М. Шароши

Заказ 5223/44 Тираж 778Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4