Способ акустического контроля качества материалов

 

Изобретение относится к неразрушающему контролю. Целью изобретения является обеспечение возможности определения сдвиговых характеристик материалов. Сжимают образец 6 контролируемого материала между рабочими поверхностями излучающего и приемного пьезокерамических преобразователей 1, 2, виброизолируют полученный пакет, излучают с частотой ниже резонансной, принимают упругие колебания и измеряют их амплитуды и разность фаз, по которым с учетом толщины образца и площади его контакта с преобразователями определяют искомые характеристики, при этом задают размеры преобразователей и пакета. 2 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4254709/25-28 (22) 02.06.87 (46) 15.08.90, Бюл. ЬЬ 30 (72) А,И. Курбатов (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 917073, кл. G 01 N 29/00, 1980. (54) СПОСОБ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к нераэрушающему контролю. Целью изобретения является обеспечение возможности определения

„„59„„1585741 А1 (я)5 G 01 и 29/00 сдвиговых характеристик материалов. Сжимают образец 1 контролируемого матери- ала между рабочими поверхностями излучающего и приемного пьезокерамических пьезопреобразователей 1, 2, виброиэолируют полученный пакет, излучают с частотой ниже резонансной, принимаютупругие колебания и измеряют их амплитуды и разность фаз, по которым с учетом толщины образца и площади его контакта с преобразователями определяют искомые характеристики, при этом задают размеры преобразователей и пакета. 2 ил.

1585741

Изобретение относится к неразрушающему контролю и мЬжет быть использовано для. определения сдвиговых характеристик материалов на звуковых и инфразвуковых частотах.

Цель изобретения — обеспечение возможности определения сдвиговых характеристик материалов.

На фиг. 1 и фиг. 2 показаны схемы, иллюстрирующие осуществление предлагаемого способа, с одним и двумя образцами контролируемого материала соответствен. но.

На схемах (фиг. 1 и фиг. 2) изображены образцы 1 контролируемого материала, излучающий 2 и приемный 3 пьезопреобразователи, выполненные в виде пластин, виброизолирующие прокладки 4 и 5, размещенные на поверхностях пьезоэлементов, противолежащих рабочим, и узел 6 прижима, выполненный в виде струбцины, причем толщина Н пакета, образованного пьезопреобразователями 2 и 3 и образцами 1, и толщина h и максимальный размер i пьезопреобразователей выбраны из условия

0,05 « — 0,4у Н <0;71 (1)

Способ осуществляют следующим образом.

Образец 1 контролируемого материала (фиг. 1) размещают между рабочими поверхностями пьезоэлементов 2 и 3, виброизолируют полученный пакет с помощью виброизолирующих прокладок 4 и 5 и сжи мают его с помощью узла 6 прижима, На обкладки излучающего преобразователя 2 подают электрический сигнал возбуждения синусоидальной формы с частотой, лежащей в пределах от 0 до резонансной частоты пакета, включающего пьезопреобразователи и образец, снимают электрический сигнал с обкладок приемного пьезопреобразователя 3, измеряют амплитуды Овх и Ue»< соответственно подаваемого и принимаемого сигналов и разность р их фаз и определяют комплексную сдвиговую жесткость К, образца, модуль Gx сдвига и коэффициент gx потерь по формулам

UUetgx, . P. - (2)

Uex Ho

Кх поб, G, =="gо6; =rgb. (3) где hoo и Ярб — соответственно толщина образца и площадь его контакта с излучающим и приемным преобразователями;

Но — отношение амплитуд принятого и поданного сигналов в случае, если один край излучающего пьезоэлемента и один край приемного пьезоэлемента зафиксированы друг относительно друга;

K> — расчетная величина, равная, 5 К Ки Кп.

-К„+К. гДе Ки и Кл — пРоДольные жесткости излУчающего и приемного преобразователей соответственно.

10 Для одинаковых излучающего и приемного пьезопреобразователей:

К К.

КО

И П.

2 2 (4)

15 Ек.h Ь (5) где Е» — модуль Юнга пьезокерамики, Ь вЂ” ширина преобразователей.

Изменяют частоту сигнала возбуждения в указанных пределах, определяют для каждого значения частоты значения контролируемых параметров и строят зависимость

Кх().

Формула (2) для определения комплексной сдвиговой жесткости образца верна при условии

IKx! «Ко которое для одинаковых излучающего и приемного пьезопреобразователей с учетом формул (3), (4), (5) принимает вид

Gx $05 Ек h Ь (6)

"об

Отсюда следует, что способ применим для контроля материалов со сдвиговой жесткостью, много меньшей половины продольной жесткости излучающего и приемного преобразователей, и что при увеличении возрастает диапазон материалов, для которых способ может быть использован.

Выбор отношения h/! из условия (1) обусловлен тем, что при h/I>0,4 падает точность определения комплексной сдвиговой жесткости образца в связи с возникновением паразитных толщинных колебаний излучающего преобразователя, а при h/1<0,05 падает продольная жесткость преобразователей и уменьшается диапазон контролируемых материалов.

За счет выбора толщины Н пакета из

55 условия Н<0,7l при выполненииусловия(б) обеспечивается возможность создания чисто сдвиговых деформаций в образце, так как при этом деформацию излучающего преобразователя можно считать независимой и 6

1585741

Формула изобретения

Способ акустического контроля качества материалов, заключающийся в том, что образец контролируемого материала размещают между рабочими поверхностями

3

2

ФиГ2

Составитель М.Андреева

Техред M.Maðãåíòàë Корректор О. Кравцова

Редактор Ф.Ревин

Заказ 2324 Тираж 503 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 равной деформации образца, а деформацией приемника пренебречь.

Для предотвращения изгибных колебаний всего пакета, искажающих результат измерений, целесообразно выполнить один из преобразователей в виде двух пластин и разместить между ними второй преобразователь с нанесенными на его рабочие поверхности слоями контролируемого материала.

Таким образом, способ акустического контроля качества материалов обеспечивает возможность определения сдвиговых характеристикк материалов. пьеэокерамических излучающего и приемного преобразователей, сжимают полученный пакет, излучают с заданной частотой и принимают преобразователями упругие ко5 лебания, измеряют их амплитуду, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью обеспечения определения сдвиговых характеристик материалов, виброизолируют пакет, возбуждение колебаний осуществляют с частотой, 10 меньшей резонансной частоты пакета, измеряют амплитуду возбуждающего сигнала и фазы возбуждающего и принятого сигналов, сдвиговые характеристики материала определяют с учетом измеренных амплитуд

15 и фаз, толщины образца и площади его контакта с преобразователями, а толщину Н пакета, толщину h и максимальный размер 1 преобразователей выбирают из условий

20 0,05 т (0,4 Н 07I. ((