Ультразвуковой способ измерения механических напряжений в изделии Советский патент 1990 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к нёразру- шающему контролю качества материалов и может быть использовано для определения механических напряжений при изменении температуры контролируемой детали.

Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения температурных погрешностей.

На чертеже представлено устройство для измерения механических напряжений в изделии.

Устройство содержит пьеэопреобра- зователь 1, установленный на контролируемом изделии 2, измеритель 3 времени распространения ультразвука и измеритель 4 механических напряжений, датчик 5, измеритель 6 температуры, .к которому подсоединен датчик 5. Температура изделия регулируется с помощью устройства 7 нагрева и охлаждения.

Ультразвуковой способ измерения механических напряжений в изделии осуществляется следующим образом.

Сп

о

4

сл

tsD

СО

/X Л,

где Ј„ , с.

При начальном значении температуры Tt , регистрируемой измерителем 6, к изделию 2, подвергнутому механическому напряжению, прикладывают дополнительную нагрузку, которая фиксируется измерителем 4 механических напряжений. Возбуждают в изделии 2 ультразвуковые колебания и измеряют время Ј( их распространения с помощью измерителя 3 времени распространения ультразвука. Далее с помощью устройства 7 изменяют температуру изделия до Т (контроль ведется с помощью измерителя 6 температуры). Вновь воз- буждают ультразвуковые колебания и, непрерывно контролируя значения времени их распространения, подвергают изделие действию второй дополнительной нагрузки, при которой измеряемое время Ј было равно времени c . Поскольку

Ј е0(1 + ccff),

- время распространения

ультразвука в изделии бе нагрузки и при ее наличии , оЈ - акустоупругий коэффициен

времени распространения G - механическое напряжение

в изделии.

При изменении температуры акустоупругий коэффициент изменяется по закону

в(1 + ут),

где У - температурный коэффициент

акустоупругого коэффициента времени распространения ультразвука;Т - текущее значение температуры

образца.

С учетом предыдущих выражений получаем

Ј Ј0 +«WoO + )tf.

При приложении первой дополнительной нагрузки G при температуре Т, время распространения равно

Ј, Ј0 +c0ot0(1 + ут,)(0 +(51, ), а при приложении второй дополнительной нагрузки при температура Tg.

+Ј0((1 + yTa)(CT + (j, +СГа). Поскольку D, Јt, то, измерив с помощью измерителя 4 вторую механическую нагрузку G, определяем искомое напряжение по измеренным величинам по формуле

п

5

К (1 + Јтг)(Э2 х

ь G

Формула изобретения

Ультразвуковой способ измерения механических напряжений в изделии, заключающийся в том, что к контролируемому изделию, подвергнутому механической нагрузке, прикладывают дополнительную нагрузку С , возбуждают в нем ультразвуковую волну, измеряют время распространения этой волны и с учетом измеренного времени и приложенно й дополнительной нагрузки определяют механическое напряжение в изделии, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности измерения за счет устранения температурных погрешностей, измеряют температуру Т, изделия при приложенной дополнительной нагрузке, затем изменяют температуру изделия до Tg, изменяют дополнительную нагрузку в процессе измерения времени распространения ультразвуковых волн до сов- 5 падения времен распространения при температурах Т, и Т2, а механическое напряжение 0 в изделии определяют по формуле

X - ) г с - у(т, - т,) с«

где Сд- напряжение, при котором время распространения ультразвуковых волн одинаково при температурах Т ( и Т4, У - температурный коэффициент акустоупругого коэффициента времени распространения ультразвука.

0

0

45

50

,62

Изобретение относится к неразрушающему контролю качества материалов и может быть использовано для определения механических напряжений при изменении температуры контролируемой детали. Целью изобретения является повышение точности измерения за счет устранения температурных погрешностей. К изделию, подвергнутому механическому напряжению, прикладывают дополнительную механическую нагрузку σ₁ и измеряют температуру T₁ этого изделия. Затем возбуждают ультразвуковые колебания и измеряют время Τ₁ их распространения в изделии. Изменяют температуру изделия до T₂, прикладывают вторую дополнительную нагрузку σ₂. Вновь в изделии возбуждают ультразвуковые колебания и измеряют время Τ₂ их распространения. При этом величину второй нагрузки σ₂ выбирают из условия, чтобы времена распространения ультразвуковых волн в обоих случаях были равны, т.е. Τ=Τ₂. По измеренным величинам приложенных напряжений σ₁ и σ₂ и с учетом температур T₁ и T₂, при которых напряжения приложены, с помощью предлагаемой формулы определяют исходное механическое напряжение, приложенное к изделию. 1 ил.