Способ определения анизотропии упругих свойств материалов

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 16652939) .Ъ 2.0. й 29 00 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИ ЛЬСТВ и и РОВ аю- выл ФО е. В исс реч ковых колебании зователей после у ровня подают на с сциллографа, частвыбрана равн х колебаний. На Сигна силени оответ ота ра й час экран еделения анизотропии упр ериалов реализуется след м напр матери нии пластины возбуждают в оте осГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССРВ 777540, кл. 0 01 й 3/00, 1979,Авторское свидетельства СССРМ 1428987. кл. 6 01 й 3/00, 1988.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНИЗОТПИИ УПРУГИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛО(57) Изобретение относится к неразрушщему контролю. Цель изобретения - пошение точности и производительностипродольном направлении пластины изледуемога материала возбуждают попеные ультразвуковые колебания, принимаю ие относится к области не- контроля и может быть иси ультразвуковом контроле. етения - повышение точноительности контроля, е показана регистрируемая е векторная сумма принятых няющая сущность способа низотропии упругих свойств Изобретен разрушающего пользовано пр Цель изобр сти и производ На чертеж на осциллограф сигналов, пояс определения а материалов. Способ опр гих свойств мат ющим образом. В продольн из исследуемогультразвуковые колебания двумя размещенными на противоположных поверхностях пластины преобразователями поперечных колебаний с ортогональными направлениями поляризации, у одного из которых это направление совпадает с направлением распространения колебаний, Принятые сигналы подают на входы Х и У осциллографа с частотой развертки, равной частоте ультразвуковых колебаний, Поворачивают преобразователи в плоскости пластины и по совпадению главных осей эллипса суммарного сигнала с осями координат на экране осциллографа регистрируют совпадение направления распространения ультразвуковых колебаний с осью анизотропии, а по отношению разме ров главных осей эллипса судят о величин коэффициента анизотропии материала, 1 ил,направлении поперечные ультолебания,Колебания, проходяикулярно плоскости пластины, двумя ортогонально поляризоеобразователями поперечйых ых колебаний, размещенными оложных поверхностях пластись поляризации одного из них направлением раСпростране- У лы с продольном развуковые к щие перпенд принимают ванными пр ультразвуков на противоп ны так, что о совпадает с ния ультраээтих преобр одинакового ющие входы тки которо ультразвуков1 бб 5293 циллографа наблюдают векторную сумму принятых сигналов в виде эллипса, как показано на чертеже, Поворачивают систему преобразователей в плоскости пластин до совпадения главных осей эллипса с осями 5 координат ОХ и ОУ на экране осциллографа,Если с входом Х осциллографа соединен приемный преобразователь с параллельной направлению распространения 10 ультразвуковых колебаний осью поляризации, то при совпадении большой оси эллипса с осью ОХ ультразвуковые колебания распространяются вдоль оси анизотропии упругих свойств материала. 15 Таким образом, непосредственно определяется искомый параметр, что повышает точность и производительность измерений. Возможность выполнения указанных операций на образцах сколь угодно малых 20 размеров снижает материалоемкость процесса измерений, Для количественного определения коэффициента К анизотропии на экране осциллографа измеряют величиныАох и Аоу большой и малой осей эллипса соответСтвенно и рассчитывают его по фор- муле А А8(п дув)п дх Ахо Ауо(5) Аох Направление распространения энер. гии ультразвуковых колебаний в анизотропных материалах не совпадает с направлением волнового вектора, но оп ределяется тензором упругих свойств ма.териала. В результате прохождение поперечной ультразвуковой волны представляет собой распространение волн вдоль двух осей в наиболее типичном для 40 анизотропных материалов случае волновой поверхности в форме эллипсоида вращения,Сигналы А, и Ас приемных преобразователей представляют собой текущие значе ния величин проекций вектора А на оси координат ОХ и ОУ в любой момент т и определяются как Ах = Аохсоз(й) 1 + д х): 50 Ау = Аоусоз(ш ю + д у).(2) Формула изобретения55 где дх и ду- начальные фазовые сдвиги, возникающие при воздействии колебаний с материалом;в- частота ультразвуковых колебаний, Для определения взаимосвязи междуАх и Ау исключим из (2) величину в 1 А- сов ду --- сов дх = А Ахо Ауо(А,".)-(А,.)- 2 - "-" сов ( д - А ) = Аох Аоу Если исследуемый материал обладает изотропными упругими свойствами, выполняется равенство дх =ду, а уравнение (4) превращается в уравнение прямой которая ориентирована под тем углом, под которым распространяются ультразвуковые колебания по отношению к осям поляризации приемных преобразователей. Если материалу присуща анизотропия упругих свойств, то д,ду и главные оси эллипса в общем случае не совпадают с осями координат, При повороте преобразователей в плоскости образца до совпадения главных осей эллипса с осями координат достигается распространение ультразвуковых колебаний вдоль оси анизотропии,Для анизотропных материалов, имеющих одну ось симметрии, выполняется услогвие дх -ду = - , поэтому эллипс2описывается уравнением откуда получается выражение (1) для определения коэффициента анизотропии,Способ определения анизотропии упругих свойств материалов, включающий измерение упругих характеристик материала и определение с их учетом искомого парамет1665293 Составитель В.СорокинРедактор В.Данко Техред М,Моргентал Корректор С.Шевкун Заказ. 2389 Тираж 393 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 ГКНТ ССС Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 ра, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и производительности, возбуждают поперечные ультразвуковые колебания в продольном направлении пластины из исследуемого материала, принимают ультразвуковые колебания двумя ортогонально поляризованными преобразователями поперечных колебаний, размещенными на противоположных параллельных направлению распространения ультразвуковых колебаний поверхностях пластины так, что ось поляризации одного из преобразователей совпадает с этим направлением, регистрируют векторную сумму принятых сигналов в виде эллипса на экране осциллографа с частотой развертки, равной частоте ультразвуковых колебаний, 5 поворачивают систему преобразователей вплоскости пластины до совпадения главных осей эллипса с осями координат на экране осциллографа, измеряют величины главных осей эллипса и по их отношению судят о 10 величине коэффициента аниэотропии, а онаправлении оси анизотропии - по направлению распространения ультразвуковых колебаний.