Способ определения напряженного состояния материала Советский патент 1982 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для определения остаточных и рабочих механических напряжений в поверхностных слоях твердых тел с помощью упругих волн.

Известен способ измерения напряжений в твердых телах, заключающийся в том, что измеряют скоро.сть распространения ультразвуковых продольных и различно поляризованных сдвиговых волн в исследуемом материале и по изменению этой скорости судят о напряжении в твердом теле 1.

Однако способ имеет низкую точность измерения, связанную с тем, что изменение скорости распространения упругих волн, вызванное напряжением, соизмеримо с изменениями, вызванными неравномерностью структуры материала.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения напряженного состояния материала, заключающийся в том, что в контролируемом изделии возбуждают упругую поверхностную волну, принимают ее в различных направлениях от точки возбуждения, фиксируют

параметры этой волны и по ним судят о направлении в контролируемом изделии ЕЗ.

Недостатком способа является низкая точность измерения из-за влияния на скорость распределения поверхностной упругой волны режимов механотермической обработки изделия.

Цель изобретения - повышение точ10ности измерения.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу определения напряженного состояния материа-. ла, заключающемуся в том, что в .конт15ролируемом изделии возбуждают упругую поверхностную волну, принимают ее в различных направлениях от точки возбуждения, фиксируют параметры этой волны и по ним судят о напря20жении в контролируемом изделии, возбуждают упругопластичную волну, при которой в контролируемом изделии появляются необратимые пластические деформации, измеряют ампли25туду этой волны и по разнице между пределом текучести исследуемого материала и амплитудой волны определяют напряжение в твердом теле.

Сущность предлагаемого способа

30 состоит в следующем. Возбуждают в малом участке контро лируемого изделия мощную упругоплас.тичную поверхностную волну конечной амплитуды, например, с помощью инертной массы, которую разгоняют до определенной скорости и затем ударяют индентором по поверхности контролируемого изделия. Затем в раз личных направлениях от точки возбуждения принимают эту волну и измеряют ее амплитуду. Максимальная амплитуда упругопластической волны определяется пределом текучести материала G- , а также величиной и знаком механических внутренних напряжений (TO г действующих по данному направлению распространения волны. Так, например, если материал сжат до О,,- 2х , максимальная амплитуда R волны, распространяющейся по данному направлению, будет равна R - GY - (Го-О , 55 , а для волны разряжения - 1,5 (JT- , Если же возбуждающий импульс имеет большую величину, вначале будет происходить пластическое деформирование материала прт напряжениях, равных R, а затем распространение упругой волны такой же амплитуды. Измеряя амплитуду волн, распространяющихся от участка возбуж дения по разным направлениям, можно определить величину напряжений, имеющихся в материале. Предел текучести , величину которого необходимо знать, можно легко определить одним из имеющихся способов. Регист рация упругопластической волны может осуществляться приемниками разл ных конструкций: пьезоэлектрических тензометрических, конденсаторных и т,д. Сигнал с приемников поступае на блок регистрации параметров принятой упругопластичной волны, где фиксируют ее форму, амплитуду и другие параметры. Способ измерения напряжений в твердых телах позволяет с повышенной степенью точности определять истинные значения напряжений. При этом полностью устраняются погреш ности, вызванные неравномерностью и анизотропией структуры, различиями режимов механотермической обработки изделий. Кроме того, так как относительные изменения регистрируемого параметра значительно больше, то может быть использована аппаратура меньшего класса точности. Формула изобретения Способ определения напряженного состояния материала, заключающийся в том, что в контролируемом изделии возбуждают упругую поверхностную волну, принимают ее в различных направлениях от точки возбуждения, фиксируют параметры этой волны и по ним судят о напряжении в контролируемом изделии, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения, возбуждают упругопластичную волну, |При которой в контролируемом изделии появляются необратимые пластические деформации, измеряют амплитуду этой волны и по разнице между пределом текучести исследуемого материала и амплитудой волны определяют напряжение в твердом теле. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 466443, кл, G 01 N 29/04, 1972. 2, Патент США № 3812709, кл, 73-67,5,-1974 (прототип).