Образец для исследования структуры твердых тел акустическими методами

Союз Советских Социалистических РеспубликО П И С А Н И Е (111679865ИЗОЫ ЕтИНИЯК АВТОУСКОМУ СВИДИТВЛЬСТВУ 61)Дополнительное к авт. свил-ву 2) Заявлено 03,01,77 (21)присоединением заявки(51) М, Кл,440434 18 - 1 1 й 29/00 Государственный квматв СССР вв делам извбрвтвний и открытий(54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ СТРУКТУРТВЕРДЫХ ТЕЛ АКУСТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ стичесердых его тр е воздеист.ий.5 Изобретение относится к области ак ких методов исследования структуры тел, в частности, к измерениям внутре ния и акустической эмиссии в процес вия мощных ультразвуковых колебан Известны устройства, предназначенные для исследования структуры твердых тел акустическими методами путем измерения амплитуды вто рой гармоники при циклических испытаниях, в которых образец представляет собой стержень 1 о прямоугольного сечения, к боковым поверхностям которого приклеены излучатель и приемник высокочастотных акустических колебаний 11. Для контроля многих технологических нроцессов, связанных с пластическим деформирова. кием твердых тел под воздействием ультразвуковых колебаний (например волочение, вытяжка, прессование и др.) необходимо знать изменение структуры непосредственно в.процессе воздействия мощных ультразвуковых колебаний, что трудно осуществить в известных устройствах. Наиболее близким по технической сущностик изобретению является образец, выполненныйв виде стержневого элемента 2,Недостатками известного устройства являются наличие акустических помех и невысокаянадежность результатов измерений при исследовании внутренней структуры твердыъ тел акустическими методами в процессе воздействиянаних мощного ультразвука, Это связано с тем,что вследствие большой амплитуды ультразву.ковых колебаний поверхности образца нарушает.ся акустический контакт электроакустнческогопреобразователя высокочастотных колебанийс исследуемым образцом.Целью изобретения является повышвние на.дежности измерений в процессе воздействиямощных ультразвуковых колебаний.Цель достигается тем, что в предлагаемомобразце стержневой элемент снабжен одной илинесколькими парами взаимно перпендикулярныхволноводов, пересекающих его в плоскости поперечного сечения, причем длины волноводовкаждой пары равны четному н нечетному числуполуволн ультразвуковых колебаний на частоте3возбуждения длина стержневого элемента рав.на нечетному числу четвертей длин возбуждаемыхулЬтразвуковых колебаний.На фиг,изображен описываемый образецв виде трехстержневого креста; на фиг, 2 -эпюры ультразвуковых напряжений.Образец представляет собой стержень 1 (измерительный) прямоугольной формы, к,боковымграням которого в плоскости, перпендикулярной к его оси сделано попарно четыре нря 10моугольных выступа 2 и 3, 4 и 5, образующихдва взаимно перпендикулярных стержня (водноводы мощных ультразвуковых колебаний), Суммарная длина выступов, образующих стерженьв направлении в, резонансная, равная 2 п/УЛ 15где и - целое число, Х - длина волны мощкыхультразвуковых колебаний, Суммарная длин 1выступов 4 и 5 и общей части стержня 1, обра.аующих стержень в направлении с, равна(2 пз+1) Ц 2, где е - целое число. Длина стерж 20ня 1 равна (2 к+1) Ц 4, где к - целое число.Исследование структуры тве 1 эдых тел с по.мощью предлагаемого образца производится следующим образом,К торцам двух стержней образца 1, расположенных во взаимно перпендикулярных направлениях в и с, прикрепляют мощные ультразвуковые преобразователи 6 и 7. К измерительномустержню 1 присоединяют высокочастотный преобраэователь 8. Затем по направлениям в и с ЗОсоздаются ультразвуковые напряжения большойамплитуды, однако вследствие различия в длинах стержней по указанным осям в области, яв.. ляющейся общей для них, ультразвуковые напря.женив - протнвофазны (см. фиг, 2). Вследствие З 5этого по оси и ультразвуковые колебания невозбуждаются, Это позволяет обеспечить стабиль.ный контакт, необходимый для исследованиявнутренней структуры акустическими методами,При этом общий для всех стержней объем будет 40находится под воздействием мощного ультразвукаи через него будут проходить высокочастотные акустические импульсы, несущие информациюоб изменении внутренней структуры этого объема.Использование образцов указанной формыпозволяет проводить исследования внутреннейструктуры твердого тела непосредственно вовремя воздействия мощных ультразвуковых колебаний на зти тела. Это, в свою очередь, поз.волит эффективно прогнозировать состояние иэделий, находящихся под воздействием высокоамплитудных знакопеременных деформаций,Кроме того, это позволит использовать явлениеакустической эмиссии для неразрушающегоконтроля материалов и изделий, находящихсяпод воздействием высокочастотных вибраций.Возможно также выполнение предлагаемогообразца в виде пятистержневого креста, что позволяет создать в измеряемой области большиезначения ультразвуковых деформаций,Формула изобретенияОбразец для исследования структуры твердых тел акустическими методами, выполненныйв виде стержневого элемента, отличающийсятем, что, с целью повышения надежности измерений при воздействии мощных ультразвуковыхколебаний, стержневой элемент снабжен однойили несколькими парами взаимно перпендикуляр.ных волноводов, пересекающих его в плоскостипоперечного сечения, причем длины волноводовкаждой пары равны четному и нечетному числуполуволи ультразвуковых колебаний на частотевозбуждения, а длина стержневого элемента рав.иа нечетному числу четвертей длин возбуждае.мых ультразвуковых колебаний.Источники информации, принятые во вниманиепри экспертизе1, Ермилин К, К, и др, Физика металлов и ме.талловедения. М., т, 38, вып, 4, 1974.2. ЧЧ.Р. Меаоп апд отЬега, 01 тгааонса,ч 13,Ко 3, 1975, р.11.13, Ме 3, 1975, р. 128,679865 Подписноео комитета СССРи и открытийаушская наб., д. 4/5 Тираж 1090ИИПИ Государственнпо делам изобретени3035, Москва, Ж - 35,80 38 Зак илиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная Составитель И, Попова едактор Л. Бибер Техред М.Келемеш Корректор А, Гриценко