Устройство для контроля прочности деталей конструкции

 

Изобретение относится к исследованиям прочностных свойств материалов и элементов конструкций и может быть использовано для определения долговечности конструкций. Цель изобретения - повышение точности за счет снижения величины "мертвой" зоны. Устройство содержит образец-свидетель 1 с концентратором напряжений, установленный в отверстии конструкции 2. На его поверхности установлена пробка-волновод 4, выполненная в виде конуса со сферической вершиной. На боковой поверхности конуса устанавливаются с возможностью свободного перемещения ультразвуковые датчики 6. Положение ультразвуковых датчиков на боковой поверхности конуса позволяет регулировать зону прозвучивания в образце-свидетеле и контролировать с большой точностью изменения параметров концентратора. 2 ил.

союз сожтсних социАлистичесних

КСПУЫИН (SD 4 С 01 N 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОсудмРственный комитет пО иэОБРетенииФ и ОтнРытиям

ПРИ fHHT СССР (21) 4277388/25-28 (22) 06.07.87 (46) 07.08.89. Бюл, II 29 (7I) Ижный филиал Всесоюзного научноисследовательского теплотехнического института им. Ф. Э. Дзержинского (72) В. Г. Канцедалов, В. А. Дорошенко, В. П. Самойленко, Л. Б. Новгородцева и В. И. Кравченко (53) 531.781.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М - 1348711, кл. С Ol N 3/32, 1986. (54) УСТРОИСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСгН ДБТАПБЙ КОНСТРУКЦИИ (57) Изобретение относится к исследованиям прочностных свойств материалов и элементов конструкций и может быть использовано для определения долговеч„„SU„„1499171 А 1 ности конструкций. Цель изобретения повышение точности за счет снижения величины мертвой" эоны. Устройство содержит образец-свидетель с концентратором напряжений, установленный в отверстии конструкции 2. На его поверхности установлена пробка-волновод

4, выполненная в виде конуса со сферической вершиной. На боковой поверхности конуса устанавливаются с возможностью свободного перемещения ультразвуковые датчики 6. Положение ультразвуковых датчиков на боковой поверхности конуса позволяет регулировать зону проэвучивания в образце-свидетеле и контролировать с большой точностью изменения параметров концентратора, 2 ил.

1499171

Ь + 1

1,5 D + d (2) ч"= 90 — ot

1 1 2

S f R л (4) S ° R

2$-R

55 (6) 2 S>.R, отсюда

R<2 $.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материалов и элементов конструкций и может быть использовано для определения долговечности конструкций.

Цель изобретения — повьппение точности эа счет снижения величины мертвой эоны.

На фиг. 1 показ ано устройство, об- 1р щий вид; на фиг. 2 — схема расчета положения датчика ультразвукового контроля.

Устройство содержит образец-свидетель 1, установленный в конструкцию

2, с нанесенным в нем концентратором напряжений в виде трещины 3. На свободном торце образца-свидетеля 1 установлена пробка-волновод 4 в виде усеченно ro конус а, вершина кото ро ro 20 имеет поверхность. Зазор между пробкой-волноводом 4 и наружной поверхностью образца-свидетеля 1 заполнен иммерсионной средой 5. Датчик 6 ультразвукового контроля расположен с воз- 25 можностью перемещения по поверхности конуса. Пробка-волновод 4 размещена в бобышке 7, герметично закрепленной на поверхности конструкции 2 с помощью переходной втулки 8. 30

Устройство работает следующим образом.

Устройство монтируют и размещают в сквозном отверстии конструкции. Перемещают датчик 6 по образующей поверхности усеченного конуса пробкиволновода 4 и обеспечивают контроль различных участков образца-свидетеля

1 в плоскости, проходящей уерез его ось и образующую усеченного конуса, 40 вдоль которой перемещается датчик 6.

Изменяют плоскость контроля перемещением датчика вокруг усеченного конуса образца-свидетеля.

Согласно схеме расчета положения датчика в координатах (х, у) дпя контроля дефекта в виде трещины, располагаемой на глубине h от внутреннего торца образца-свидетеля

h L + g, + y — (1,5 0 + й— — X) tg et х где tg ol —;

L D- высота и диаметр образцасвидетеля соответственно;

1, d — высота и диаметр цилиндрической части пробки-волновода соответственно; х, у — координаты центра датчика ультразвукового контроля на поверхности конуса;

Ы вЂ” угол падения ультраэвукового луча на цилиндрическую стенку пробки-волновода или образца-свидетеля.

При нормальном вводе ультразвукового луча в усеченный конус пробки-волновода 4 угол а(можно оценить из требования контроля внутреннего торца образца-свидетеля при расположении датчика 6 у нижнего основания усеченного конуса, т.е. когда у = О, h О, тогда из формулы (1) следует, что

В этом случае угол между образующей конуса и его нижним основанием с определяется из выражения

Для фокусирования ультразвукового луча от датчика 6, расположенного у нижнего основания усеченного конуса (в данном начальном положении), луч направляют изнутри на сферическую поверхность усеченного конуса пробкиволновода 4 под углом по отношению к вертикали, близким к d т.е. вдоль образующей конуса.

Применяя формулу сфериче кого зеркала где S — расстояние от источника до з еркала; — расстояние от зеркала до иэображения источника, Из формулы (5) следует, что для получения действительного изображения источника при f ) О, I

1499171

Принимая численное значение S иэ равенства (6) определяют R, т.е. радиус кривизны сферической части верхнего основания усечеííîro кону.а.

Перемещая датчик вдоль образующей конуса, т.е. изменяя S, управляют глубиной фокусировки f, которую рассчитывают по формуле (5).

Пример. На барабане котла

ЗуЭТЭЦ ВТИ устанавливают образец-свидетель с пробкой-волноводом со следующими размерами: L 100 м; 1 = 55мм;

D 100 мм; d = 55 мм.

Из формулы (2) находят tg J =0,76,,(" 37 .

Принимая S = 35 мм, из равенства (6) определяют значение R, R (2 S, R = 65 мм. 20

Таким образом, радиус R кривизны сферической части верхнего основания усеченного конуса составляет 65 мм.

Перемещая датчик вдоль образующей ко- 25 нуса, т.е. изменяя S, управляют глубиной. Фокусировки f, которую рассчитывают по формуле (5) при выполнении условия (6) °

Так, f = 455 мм, что значительно З0 превышает высоту образца-свидетеля, т.е. устройство позволяет контролировать образец-свидетель по всей его высоте путем перемещения излучателя вдоль образующей конуса, а перемещение излучателя по окружности конуса вызывает вращение сфокусированного луча вокруг оси образца-свидетеля.

Глубина прозвучивания нормальными к поверхности конуса излучателями по

1 формуле (1) зависит от координат излучателя (х, у) относительно поверхности конуса: h 0,76 х + у.

В пробке-волноводе высота усеченного конуса выбрана 30 мм, т.е. у

23 мм. Следовательно, Ь „, 47 мм.

Такая пробка-волновод позволяет детально двумя системами датчиков контролировать внутреннюю и наружную поверхности образца-свидетеля.

Фо рм ул а из о б р е т е н ия

Устройство для контроля прочности деталей конструкции, содержащее образец-свидетель с концентратором напряжений, закрепленную на нем своей торцовой поверхностью пробку-волновод и установленный на ее свободной торцовой поверхности ультразвуковой датчик, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет снижения величины мертвсй воны, свободная торцовая поверхность пробкиволновода1на которой с возможностью перемещения установлены ультразвуковые датчики, выполнена конической со сферическим скруглением, на котором с возможностью перемещения установлены ультразвуковые датчики.

1499171

Со ставитель И. Гринев

Редактор О. Юрковецкая Техред N. Ходанич Корректор М. Самборская

Заказ 4681/39 Тираж 789 Подписное

ВЯИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101