ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Контроль упругих характеристик ультразвуковым методом из "Технологический неразрушающий контроль пластмасс" Количественная оценка жесткости, несущей способности и напряженного состояния конструкций и изделий невозможна без знания упругих характеристик материалов. Существующие механические методы контроля упругих характеристик связаны с необходимостью вырезания образца из изделия или его специального изготовления. При этом значения упругих свойств образца и какого-либо участка могут различаться в связи с неоднородностью-структуры материала изделия или колебаниями технологического режима изготовления изделия. Кроме того, определение упругих характеристик существующими методами (в соответствии с ГОСТом или инструкциями) является весьма трудоемкой операцией (особенно определение модуля сдвига). Точность определения упругих характеристик этими методами довольно низка, так как зависит от способа крепления образца в захватах испытательной машины, точности и правильности установки измерительных датчиков, вязкоупругих свойств исследуемого материала, опытности и навыка испытателя и др. [c.129] Наибольший интерес представляют акустические методы контроля упругих свойств материалов, особенно импульсный ультразвуковой метод, который лишен отмеченных выше недостатков. Сущность данного метода заключается в определении параметров распространения упругих волн различных видов в контролируемой среде. Метод позволяет возбуждать эти волны как в образце, так и в изделии в любом его участке, изучать изменения упругих свойств на одном и том же участке изделия или в одном образце при воздействии различных факторов температуры, влажности, нагрузки и др. Существующие приборы и устройства позволяют реализовать этот метод на различных типах изделий и материалов. [c.129] Эти уравнения имеют 21 независимую постоянную, тем не менее уравнения (3.4) значительно упрощаются в зависимости от упругой симметрии среды. [c.131] Система уравнений (3.4) имеет ненулевые решения, если определитель ее равен нулю, т. е. [c.131] Таким образом, уравнение (3.5) является кубическим относительно V и, как впервые показано Кристофелем, имеет три действительных значения корня. В общем случае эти корни различны и соответствуют трем различным скоростям распространения вдоль данной нормали I, т, п vi зависят от 21 упругой постоянной и направления распространения, определяемого направляющими косинусами I, т, п. При переходе к реальному упругому телу число упругих постоянных может сокращаться в зависимости от упругой симметрии материала. [c.131] Аналогичные зависимости имеют место и в отношении компонентов деформации. [c.132] Аналогично получим значения скоростей и вдоль двух других направлений, т. е. [c.132] Следует отметить, что величины являются физическими упругими постоянными и в практических инженерных расчетах, как правило, не применяются. Для этого необходимо перейти к техническим упругим постоянным модулю Юнга, модулю сдвига и коэффициентам Пуассона. [c.133] Значения модулей с, можно определить по формулам (3.12) — (3.16). [c.134] Таким образом, измерив значения продольных, сдвиговых и квазипродольных волн, можно определить все упругие характеристики ортотропной среды. Рассмотренные теоретические предпосылки предусматривают распространение упругих волн в безграничной ортотропной среде, т. е. когда длина волны распространяющихся колебаний значительно меньше поперечных размеров среды. [c.134] При воздействии на среду возмущений, совпадающих с направлением осей упругой симметрии, ie = Сгв = 0. [c.135] При совпадении нормали распространения плоского фронта волны с направлением осей, т. е. приравняв последовательно значения направляющих косинусов нулю, получим выражения для модулей Сц, С22, Сбб и i2, аналогичные формулам (3.12) —(3.16). [c.135] При повороте координатных осей в плоскости ху упругие постоянные будут принимать новые значения. [c.136] Таким образом, определив экспериментально величины их, Уу и Vxy, можно найти все упругие постоянные, кроме коэффициента Пуассона, которым здесь можно либо пренебречь (когда он не превышает 0,1—0,15), либо задаться определенным значением, полученным экспериментально с учетом доверительных интервалов. [c.138] Эти выражения позволяют определять щг непосредственно в конструкции, если известны все значения скоростей, входящие в эту формулу. Экспериментальное определение иху чрезвычайно сложно ввиду больших трудностей получения, ввода и регистрации сдвиговых упругих волн. В литературе [123—125, 149] имеется описание сдвиговых пьезоэлектрических датчиков высокой чувствительности, изготовленных из поляризованной керамики на основе титаната бария, которыми так же удобно пользоваться, как и излучателями и приемниками продольных волн, но отечественная промышленность подобных датчиков пока не изготавливает. [c.139] Упругие свойства трансверсально-изотропной среды. Решение задачи о распространении упругих волн в слоистой трансверсально-изотропной среде связано с использованием обобщенного закона Гука для трансверсально-изотропной среды. В этом случае уравнения для выражения закона Гука будут аналогичны уравнениям (3.6). При этом Си = С22 С1з = С2з Си=Св5 Св6 = = /2( 11—С12). Таким образом, независимых упругих постоянных останется пять сц, С12, С13, С33, С44. Кроме того, направляющие косинусы ввиду существования плоскости изотропии будут равны. [c.139] Здесь Л = (1 + Ц12) (1 — (.112 — 2 1з 1з1). [c.139] Вернуться к основной статье