Акустический способ определения напряжений в твердых средах

(50 4 С О 1 И 29/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ АВТОРСКОМУ СНИДЕТЕЛЬСТ(71) Ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени институт электросварки им. Е.О, Патона и Институтмеханики АН УССР(56) Авторское свидетельство СССРФ 493728, кл. С 01 И 29/00, 1971.(54) АКУСТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯНАПРЯЖЕНИЙ В ТВЕРДЫХ СРЕДАХ(57).Изобретение относится к областинеразрушающих методов контроля и может быть использовано для определения напряжений в твердых средах.Цель изобретения - определение трехосных источников напряжений без разрушения объекта и повышение точностиизмерений за счет дополнительноговведения в качестве контролируемогопараметра относительного .приращения скорости продольных колебаний. При известных упругих характеристиках материала для определения трехосных остаточных напряжений в нем без нарушения целости объекта измеряют скорости продольной волны С1 х 1 ф и двух сдвиговых волн ортогональной поляризации Си С . На ненагруБхженном образце матерйала измеряют начальные скорости продольной С ио сдвиговой Сз волн и определяют ихзоотношение У =С /С . По измереннымо ов напряженном объекте скоростям двух сдвиговых и продольной волн определяют начальное значение скорости сдвиговых волн С в данной точке объЗоекта, определяют начальную скорость продольных волн в данной точке объекта путем умножения значения скорости Сз в данной точке на величинуоо7/С =Сз , измеряют относительныео оприращения скоростей от их начального значения ЬСох /С ; дС/С Ь Сх /С , по которым судят о напряжениях в объекте.(2) Изобретение относится к неразрушающим методам контроля и может быть использовано для определения напряжений в твердых средах.Цель изобретения - определение трехосных остаточных напряжений без разрушения объекта и повышение точности измерения за счет дополнительного ввелелия в качестве контролируемого параметра относительного приращения скорости продольных колебаний,Акустический способ определениянапряжений осуществляют следующимобразом,В исследуемый образец вводят продольные и поляризованные по двум направлениям сдвиговые акустическиеколебания, принимают отраженные акустические сигналы и измеряют соответствующие скорости распространения .акустических колебаний, по измеренным в напряженном объекте значениямскоростей сдвиговых и продольныхколебаний определяют начальное значение скорости сдвиговых колебаний,измеряют на ненагруженном объектескорости сдвиговых и продольныхколебаний и по их отношению и начальной скорости сдвиговых колебаний внапряженном образце находят начальную скорость продольных колебаний иизмеряют относительные приращениясдвиговых и продольных скоростей отих начального значения и по измеренным величинам судят о характеристиках напряжений. Для примера рассмотрим тело, отнесенное к декартовой системе координат с осями ОХ. (=1,2,3) и загруженное вдоль трехосей. 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:(Сх -С СБх-СС СооС; -С,о72 Соо С = - (С С ) -ХС2- дГ зхл вх я у (2-Х) 1 х,(4) где о , 6 , 6 - искомые нормальные напряжения; Си С- ско 3"2рости распространения сдвиговых волн,поляризованных вдоль осей ОХ и ОХ3соответственно; С; - скорость продольной волны; С; и С - скоростиопродольной и сдвиговых волн в ненапряженном телеВ случае анизотропного тела, когда начальные скорости сдвиговыхволн не равные между собой, в качестве С можно принять С или Сзх "ЬхНапример, для листового проката можг 25 но принять в качестве начальной скорость волны, поляризованной поперекпроката, условно обозначенную СТогда С=С. лСЗО СО о ЗОгде бС - начальная разность скоБ,ростей сдвиговых волнортогональной поляризации.Выражения (1) - (5) могут бытьпереписаны: ххх ххх х 1 х С) С111260841 Предлагаемый способ позволяетопределить трехосные напряжения как рабочие, так и остаточные без разрушения объекта, что исключает необ ходимость аппроксимации сложногонапряженного состояния и обеспечивает более высокую точность определения напряжений. 61 сР( 28) О+2 Р) (1+ с )+Ь+3 К461 сРО+2 д)( +А) (24+ Акустический способ определениянапряжений в твердых средах, заключающийся в том, что в исследуемый 5 объект вводят продольные и поляризованные по двум направлениям сдвиговые акустические колебания, принимают отраженные сигналы, определяют соответствующие скорости акус тических колебаний, по измеренным внапряженном объекте значениям скоростей сдвиговых и продольных колебаний и определяют относительные приращения сдвиговых колебаний от на чального их значения, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью определения трехосных остаточных напряжений без разрушения объекта, а также повышения точности измерения, на О ненагруженном образце контролируемого материала измеряют скорости сдвиговых и продольных акустических колебаний, по их отношению и начальной скорости сдвиговых колебаний в 5напряженном объекте определяют начальную скорость распространенияпродольных акустических колебаний,измеряют относительное приращениескорости продольных колебаний относительно начального ее значения ипо измеренным величинам судят об искомом параметре. жени те с рости п сдвиговь льнои м объеС;нальн волны ортог риалавухполя вол изациином обрльные с агруже ть нач н це матеизмерьпой орост ро вигово во и определить их от по измеренным в н оше ние у --С, ф ряженном объекте говых и продольначальное знаговых волн С вэь а; определить продольных волн кта путем умно- ости С в данну М:С,. = У Сэ1 фо льнле приращения екоростям двух сдв ных волн определит чение скорости сдв данной точке объек начальную скорость данноиния эна чке объ ния ско и точке на велич пределит тносит скоростей от их н ального значени их С лам (1)(10) опре ви по форму- С; елить напряжени Составитель В. ЕвстратоПовхан Техред Л,Сердюкова орректор М. Шароши Редактор 23/44 Тираж 778 ВНИИПИ Государственного коми по делам изобретений и о 113035, Москва, Ж, Раушскакаэ 52 Подписн та СССытий 4/5 Проектная, 4 оизводственно-полиграфическое предприяти жгоро 2 К 1 Ы -А 72 А 42 Ь ) Я 0 СВ 00 ВС,где 3 и р - константы Ламе; Е - коэффициент объемной упругости; а, Ь и супругие модули третьего порядка маИтак, если известны упругие характеристики материала, то для определения трехосных остаточных напряжений в нем без нарушения целостиобъема необходимо измерить в напряФормула изобретен