Способ определения упругих характеристик материала Советский патент 1993 года по МПК G01N29/00 

ел

с

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при исследовании физико-механических свойств различных материалов, находящихся в твердом состоянии. Цель изобретения - повышение точности и расширение области применения путем обеспечения возможности контроля материалов с односторонним доступом достигается тем, что в исследуемом образце материала возбуждают одновременно поперечные волны, поляризованные в двух взаимно перпендикулярных направлениях, принимают и преобразовывают в электрическое напряжение прошедшие через исследуемый образец туда и обратно волны и по соотношению их амплитуд определяют упругие свойства материала.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано при исследовании физико-механических свойств различных материалов, находящихся в твердом состоянии.

Известен способ исследования физических процессов в телах в виде пластин и тонких оболочек. Недостатки - низкая точность измерения и сложность обработки результатов.

Наиболее близким к изобретению является способ определения упругих характеристик материала.

Недостатком этого способа является низкая точность измерения из-за того, что скорость продольных волн определяют, зная известную толщину образца, т.е. косвенно измеряется толщина образец. Так как не всегда возможно с высокой точностью определять толщину (например, при одностороннем доступе к образцу), то заблаговременно закладывается ошибка измерения скорости распространения ультразвуковых волн.

Цель изобретения - повышение точности измерений упругих характеристик мате- риалов в двух взаимно перпендикулярных плоскостях путем соотношения амплитуд отраженных импульсов вне зависимости от толщины материала и параметра времени.

Ожидаемый экономический эффект от внедрения.изобретения составит 50 тыс.руб.

Способ осуществляется следующим образом.

На исследуемом образце устанавливают раздельно совмещенные преобразователи поперечной волны в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Затем одновременно в этих двух взаимно перпендикулярных плоскостях возбуждают упругие поперечные колебания. Акустические колеXI00 О

± ю

бания поперечных волн, прошедших через исследуемый образец в двух направлениях (туда и обратно), преобразуются в электрические синусоидальные напряжения в виде коротких радиоимпульсов, которые поступают на входы усилителей вертикально и горизонтально отклоняющих разверток электронно-лучевой трубки. На горизонтально отклоняющие пластины подаются колебания поперечной волны в одном на- правлении, т,е, от одного преобразователя, а на вертикально отклоняющие пластины колебания волн, поляризованной по взаимно перпендикулярной плоскости, т.е. от другого преобразователя. Пусть уравнения скоростей поперечных волн во взаимно перпендикулярных плоскостях

Vl VlMaKcCOSO) t, (1)

V2 У2максС08( W t+ p), (2)

где Утмакс, /2макс максимальные значения отклонений соответственно по осям X и Y; р - фазовый сдвиг между колебаниями в двух взаимно перпендикулярных плоскостях;

W- круговая частота; t-время.

Исключив из уравнений (1) и (2) время Т, определяют траекторию светящего пятна V2

Vi

V2MaKc Tr;--- COS(f ± V . ,

V1M3KC V

Vi

1макс

sinip

(3)

Измеряя отношение отклонения пятна по оси Y при к максимальному отклонению /2макс при . из (3) получают

V2MaKcSin (p ± Ј , (4)

±V,

макс-±7Г (5)

Поделив (4) на (5), получают

slmp,(6)

где h, H -амплитуды отраженных сигналов, являющиеся параметрами эллипса.

, При деформациях материала в нем возникают и изменяются упругие характеристики, что приводит к изменению скоростей /1 и V2 или то же самое, что к изменению параметров уравнения (3), т.е. к изменению

параметров интерференционного эллипса с высокой точностью, тем самым можно судить об изменении величины и знака упругих характеристик в двух взаимно перпендикулярных плоскостях вне зависимости от параметров времени и его толщины. Формула изобретения Способ определения упругих характеристик материала, заключающийся в том, что в исследуемом материале возбуждают

упругие колебания, измеряют параметры этих колебаний и по ним рассчитывают упругие свойства материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности расширения области применения путем

обеспечения возможности контроля материалов с односторонним доступом, возбуждают одновременно поперечные волны, поляризованные в двух взаимно перпендикулярных направлениях, принимают прошедшие через исследуемый материал волны и по соотношению амплитуд принятых волн определяют упругие свойства материалов.