Способ определения анизотропии упругих свойств материала

(51)5 С О 00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИА ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Иэобрете метода ств иатеоие относится к вкустиисследования упругихалов. Цель изобретее точности эв счет . при определении усредму исследуемому объему актеристик благодаря ческимсвойнияисполненных повышени зования по все еиых хврГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ(72) Е.А.Попов и В,В.Гребенников (53) 620.179.16 (088.8) (56) Ргосеед 1 п 8 в оГ Ье врес 1 а 1 двг шеег.1 п 8 оп ге 11 а 1111 гу оГ ТЬе ц 1 Сг воп 1 с 1 пврест 1 оп оГ вавгепдс 1 с пигег 1 в 1 в, Вгцвве 1 в, Ве 1 я 1 щп 29-30 Мау 1980, р.р.25-40, СБЯ 1 ВЕРОЮ Ф 46.Патент США У 4507967, кл. С 01 К 29/00, 1985.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АНИЗОТРОПИИУПРУГИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА использованию полусферического обраацв и измерению времени распространения ультразвуковых (УЗ) колебаниймеяду его плоской и сферической поверхностяин. Способ .заключается втом, что преобразователь и полусферйческий образец размещают в премехуточной среде и совмещают точку вводаУЗ колебаний с центром образующейобразец сферы. Излучая и принииая отраженные образцом УЗ импульсы, перемещают образец относительно преобра-зователя твк, чтобы акустическая ось.преобразователя поворачивалась вокругперпендикуляра к плоскости образцав точке ввода УЗ колебаний и изменялся угол между этим перпеидикулярои .и акустической осью. При этом измеряют время меаду моментами излученияи приема, определяют по неиу скоростьраспространения УЗ колебаний в материале образца и через нее аиизотропию упругих свойств, 1 ил, 1380430Изобретение относится Х акустическим методам исследонания упругих свойств материалов и может быть использовано при определении анизотро" пии упругих свойств материалов, на 5 пример металлов.Цель изобретения - поеышение точности за счет определения анизотропии упругих свойств исследуемого ма териала во всем объеме образца,н результате чего появляется воэможность снизить влияние флуктуаций упругих свойств в отдельных точках на результаты из" мерений.15На чертеже изображено устройство, реализующее способ определенияанизотропии упругих свойств материала.Способ определения аиизотропии уп. ругих свойств материала заключается в следующем.Располагают в промежуточной среде преобраэонатель и полусферический образец так, чтобы точка ввода, т,е, точка пересечения акустической оси преобразователя с плоской поверхностью образца, совмещалась с точкой пересечения оси симметрии образца с плоской его поверхностью. Излучают30 преобразователем импульс акустических колебаний и принимают им отражен" ные сферической поверхностью образца колебания, В ходе излучения-приема осуществляют взаимное перемещение образца и преобразователя так, чтобы 35 акустическая ось преобразователя поворачивалась вокруг нормали к поверхности образца в точке ввода и изменялся угол между акустической осью и нормалью к плоской поверхности об раэца, В течение сканирования измеряют время С между моментами излучения и приема импульса акустических колебаний и определяют скорость С распространения акустических колебаний в 45 материале образца по формулеС = 2 К С/(С,С - 2 Г),где К - радиус образца;С - скорость распространения 50акустических колебаний впромежуточной среде;Р - расстояние от эффективногоакустического центра преоб- .разователя до точки ввода, 55 Лниэотропию упругих свойств материала определяют по скорости С распространения акустических колебаний. Устройство для определения аниэотропии упругих свойств материалов содержит корпус 1 и установленные на нем ванну 2, предназначенную для эа" полнения контактной жидкостью, и планку Э с преобразователем 4. В ходе работы н ванной 2 размещают полусферический образец 5, Устройств также содержит закрепленные в ванной 2 держатель 6 образца 5 с вращателем 7 и червячной парой 8. Кроме того, в уст-. ройство входит механизм 9 перемеще" ния, обеспечивающий смещение преобразователя 4 по вертикали относительно корпуса 1, и координатный столик 10, обеспечивакщий смещение преобразователя н горизонтальной плоскости.Способ определения анизотропии уп" ругих свойств материалов осуществляется следующим образом.Полусферический образец 5, например, радиусом 15 мм из материала 12 Х 18 Н 10 Т крепят н держателе 6 и помещают в ванну 2, заполненную, например, дистиллированной нодой. Ось вращателя 7 располагают и одной плоскос" ти с осью вращения держателя 6 относительно корпуса 1 и перпендикулярно ей так, что ось вращения держателя 6 относительно корпуса 1 лежит на плоской поверхности образца 5 и ось нращателя 7 совпадает с нормалью к центру плоской поверхности образца 5. Вращая держатель 6 относительно корпуса 1, добиваются коллениарности акустической оси преобразователя 4 и нормали к центру внещней поверхности образца 5, после чего механизмом 9 перемещения смещают преобразователь 4 в плоскость, перпендикулярную оси вращения держателя 6 относительно корпуса 1 и содержащую нормаль к плоской поверхности образца 5, совпадающую с осью нращателя 7, а затем с помощью координатного столика 1 О сонмешают с осью вращателя 7 и фиксируют расстояние от преобразователя 4 до плоской поверхности образца 5, Затем преобразователем 4, например пьеэопластиной иэ ЦТСдиаметром 8 мм на частоту 5 мГц, излучают акустичес" кие колебания, принимают отраженные образцом 5 эхо-импульсы и измеряют интервал нременн между моментами излучения и приема. Управление работой преобразователя 4 осуществляют с помощью электронного блока (не показан), используя, например, в качест 1180430ве генератора блок генерации ультразвукового дефектоскопа УДУА, а в качестве блока обработки сигналовиэмеритель временных интервалов ИГ. Акустическую ось преобразователя 45 последовательно с заданным шагом, например от 1 до 13 , при помощи червячной пары 8 располагают по образующей конуса, поворачивая относительно 0 оси вращателя 7, ось которого нормальна к плоской поверхности образца 5 и совпадает с его осью вращения, а угол при вершине последовательно эменяют, например с шагом от 1 довращая держатель 6 относительно корпуса 1 от нулевого до угла, обеспечивающего изчезновение всех типов преобразованных волн. Время прохождения каждого вида преобразованных Волн контролируют раздельно. Скорость С прохождения ультразвуковых колебаний в образце 5 для заданного направления определяют по формуле25С = 2 В.С,/(С 1 - 2 Р).где К - радиус полусферического образца 5;С - скорость распространения 30оакустических колебаний в заполняющей ванну 2 жидкости;Р - расстояние от эффективногоакустического центра преобраэсвателя 4 до точкиввода ультразвуковых колебаний в образец 5;Т - измеренное время между приемом и излучением импульсаультра звуковых колебаний 40Соответствующие модули Е упругости вычисляют по формуле2 Е= 0 С. где - плотность материала образ"ца 5.По разнице модулей упругости в образце 5 при различной его ориентации определязл анизотропию упругих свойствисследуемого материала.формула изобретенияСпособ ойределения аннэотропии уп" ругих свойств материала, эакдлючающнйся в том, что излучают преобразователем импульс акустических колебаний в промежуточную среду в направлении поверхности образца материала, перемещают преобразователь так, чтобы акустическая ось излученных колебаний поворачивалась вокруг нормали к поверхности образца в точке ввода, изменяют угол между акустической осью и нормалью к поверхностипринимают отраженные образцом акустические колебания в ходе перемещения преобразователя, измеряют параметры принятых колебаний и по ним определяютт анизотропию упругих свойств материала, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности, в качестве образца используют полусферический образец, точку ввода акустических колебаний совмещают с точкой пересечения оси симметрии образца с плоской его поверхностью, измеряют время с между моментами излучения и приема импульса акустических колебаний, определяют скорость С распространения акустических колебаний в материале образца по формуле2 КС оСС- 2 Рогде К - радиус образца;С - скорость распространенияоакустических колебаний впромежуточной среде;Р - расстояние от эфФективногоакустического центра преобразователя до точки ввода,аанизотропию упругих свойств материала определяк 1 т по скорости С рас" пространеиия акустических колебаний.1380430 Составитель С.ВолкоИ,Стрельникова Техред М,Дидык Ре орректор С.Шекиар Тираж 503 Прственного комитета СССРретений и открытийЖ, Рауаская наб., д. 4 Заказ 3088ВНИИПИ Госуда по делам ивоб113035, Иосква одписное тна ра Производственно-пол кое предприятие, г.Ужгород, ул.