Максимальный эхосигнал

Современный анализ развития трещины базируется на концепциях механики разрушения, исходящих из того, что макроскопическое разрушение тела (образца или конструкции) является результатом развития трещин, которые возникают либо в процессе его изготовления, либо как результат деформации во время испытания образца или эксплуатации детали. Механика разрушения устанавливает количественную связь между действующим на тело напряжением, формой и размерами трещин и сопротивлением материала докритическому (стабильному) и за-критическому (нестабильному) развитию этих трещин. Современная механика разрушения является развитием известной теории хрупкого разрушения Гриф-фитса [17, 18]. Он исходил из того, что в материале всегда имеются уже готовые трещины, и проанализировал условия, при которых эти трещины будут развиваться как хрупкие, т. е. нестабильно, с большой скоростью. В теории Гриффитса и в механике разрушения обычно рассматривается растягиваемая изотропная бесконечная пластина конечной толщины, в которой имеется эллиптическая трещина с радиусом закругления г, стремящимся к нулю (рисунок 2.1.7). Длина 2с значительно меньше ширины а. Любая трещина действует как концентратор напряжений. У вершины трещины возникает максимальное напряжение:

Столь подробное экспериментальное и теоретическое исследование пластических зон в §§ 25, 26 связано с необходимостью подчеркнуть роль пластического деформирования, в процессе которого происходит накопление повреждений и микроразрушений, подготавливающих макроскопическое разрушение.

Современный анализ развития трещины базируется на концепциях механики разрушения, исходящих из того, что макроскопическое разрушение тела (образца или конструкции) является результатом развития трещин, которые возникают либо в процессе его изготовления, либо как результат деформации во время испытания образца или эксплуатации детали. Механика разрушения устанавливает количественную связь между действующим на тело напряжением, формой и размерами трещин и сопрогивлением материала докритическому (стабильному) и за-критическому (нестабильному) развитию этих трещин. Современная механика разрушения является развитием известной теории хрупкого разрушения Гриф-фитса [17, 18]. Он исходил из того, что в материале всегда имеются уже готовые трещины, и проанализировал условия, при которых эти трещины будут развиваться как хрупкие, т. е. нестабильно, с большой скоростью. В теории Гриффитса и в механике разрушения обычно рассматривается растягиваемая изотропная бесконечная пластина конечной толщины, в которой имеется эллиптическая трещина с радиусом закругления г, стремящимся к нулю (рисунок 2.1.7). Длина 2с значительно меньше ширины а. Любая трещина действует как концентратор напряжений. У вершины трещины возникает максимальное напряжение:

нормальное напряжение растяжения <т,> 0), так и характеристику, определяющую развитие пластических деформаций (интенсивность напряжений сг,-). Следовательно, можно считать, что макроскопическое разрушение также является результатом развития двух событий: образования микротрещин под действием 0j и разрыхления от ег/.

Эта зависимость не противоречит данным табл. 4.1, однако примерно те же расчетные величины П получаются и в предположении полного отсутствия повреждений при сжатии. Проверка этого предположения на основе прямого опыта на сжатие при ползучести затруднительна, так как макроскопическое разрушение в этих условиях обычно не наблюдается.

В несимметричных бикристаллах 2 и 3 разность упругих деформаций на границе зерен мала по сравнению с бикристаллами 7, поэтому трещины при закалке не возникают. Однако при деформации несимметричных бикристаллов 2 даже при разных температурах макроскопическое разрушение во всех случаях происходит в упругой области (рис. 2.71). На рис. 2.72 показаны образцы после разрушения; на микрофотографиях наблюдается типичное интеркристаллитное разрушение. Если при этом считать, что его причиной является концентрация напряжений, обусловленная разностью деформаций превращения на границе зерен, то, полагая, что напряжение, вызывающее превращение, зависит от Т деформации, необходимо учитывать и зависимость разрушающего превращения от Т. Однако экспериментально установлено, что разрушающее напряжение не зависит от Г и является почти постоянным. Поэтому можно счи-

Как уже упоминалось, вследствие перемещения пластической области подсчеты возникающих напряжений можно проводить для определенных периодов времени, причем определять границы этих областей очень трудно из-за процесса теплопередачи. Трудности также возникают и при определении напряжений, при которых происходит макроскопическое разрушение материала. При нагреве отдаленных областей формы тепловая нагрузка на приповерхностную область уменьшается. Следовательно, напряжения в нагруженной области можно подсчитать с помощью закона Гука с учетом того, что деформацию необходимо отсчитывать от возникшего нового состояния. Кроме того, в зависимости от температуры следует соответственно определить такие исходные данные, как модуль упругости, коэффициент Пуассона, температурный коэффициент линейного расширения и предел текучести.

Столь подробное экспериментальное и теоретическое исследование пластических зон в §§ 25, 26 связано с необходимостью подчеркнуть роль пластического деформирования, в процессе которого происходит накопление повреждений и микроразрушений, подготавливающих макроскопическое разрушение.

Наиболее распространенная точка зрения на макроскопическое разрушение исходит из признаков двойственного характера сопротивления разрушению: каждый материал в зави-днмости от условий деформации может разрушаться от действия растягивающих (нормальных) напряжений (путем отрыва) или касательных путем поперечного или продоль-

Макроскопическое разрушение неоднородных сред является результатом накопления повреждений на различных структурных уровнях. В условиях достаточной жесткости нагружающей системы процессы структурного разрушения композиционных материалов могут протекать в равновесном режиме и приводить к появлению таких эффектов неупругого поведения, как ниспадающая ветвь на диаграмме деформирования.

Макроскопическое разрушение композита как результат потери устойчивости процесса деформирования ослабленного повреждениями материала определялся отсутствием в математическом смысле решения краевой задачи при нарушении положительной определенности обобщенной матрицы жесткости узлового ансамбля [К].

5. С помощью одного или обоих наклонных преобразователей получить максимальный эхосигнал от какого-либо отражателя в ОК. При работе по совмещенной схеме это может быть отражение от двугранного угла (рис. 1.14, в) или от ци-

Включим наклонный преобразователь на частоту 2,5 МГц с углом ввода (для стали) 50°. Рассчитаем время пробега в СО-3 (Л = 55 мм): t = 2Rlct = 2 • 55/3,23 = = 34,06 мкс. Получим максимальный эхосигнал от СО-3. Регулируем за-

Получим максимальный эхосигнал от двугранного угла образца. Измерим дефектоскопом время / пробега в образце (например, 28,6 мкс) и штангенциркулем расстояние / (рис. 1.14, в). Пусть оно равно 33,2 мм. Рассчитаем путь УЗ в

Формулы табл. 2.1 позволяют рассчитать максимальное значение эхосигна-ла от дефекта, расположенного на определенном расстоянии от преобразователя. В дальней зоне это соответствует положению отражателя на оси преобразователя. В ближней зоне максимальный эхосигнал может давать отражатель, лежащий в стороне от оси. Приведем формулы для расчета значений эхосигналов от моделей дефектов, расположенных не на оси в дальней зоне преобразователя, в том числе дефектов, наклонных к оси (затухание не учтено). Для повышения точности учтено ослабление амплитуды излучаемых продольных волн вследствие частичной трансформации в поперечные.

При контроле наклонным преобразователем в качестве отражателя также используют сегментный отражатель (см. рис. 2.29). Его отражающую фань выполняют перпендикулярной к направлению акустической оси. Эхосигнал от него такой же, как от диска равной площади. Экспериментально это подтверждено для поперечных волн и углов а « 48 ... 55°. В этих пределах отражение от сегмента происходит без участия углового эффекта. По измерениям, проведенным одним из авторов, максимальный эхосигнал от сегментного отражателя с углом а « 70°, площадью 1,6 мм2 оказался на 11 дБ меньше, чем от плоскодонного отверстия с той же отражающей площадью.

При углах ввода, больших 52°, максимум эхосигнала наблюдается, когда преобразователь придвигается к двугранному углу. Из расходящегося пучка лучей поперечных волн, идущих от преобразователя, максимальный эхосигнал соответствует не лучу, идущему по акустической оси, а лучу, для которого меньше трансформация в продольную волну на вертикальной грани двугранного угла.

образователя и слое контактной жидкости получают максимальный эхосигнал от СО-3 и регулируют задержку начала отсчета до получения значения "34,1". Одновременно с этим отмечают положение точки выхода на преобразователе, как рекомендовано в разд. 2.2.4.3.

Эхосигнал в точке 0 трудно отличить от помех преобразователя. Удобный способ найти эту точку - с помощью двух идентичных преобразователей, расположенных, как показано на рис. 3.4, а. Если их включить по раздельной схеме, то максимальный сигнал на экране (см. рис. 3.4, б) покажет положение точки Н - пути УЗ в задержке. Если один из преобразователей включить по совмещенной схеме, а другой использовать как отражатель, то импульс 2 раза пройдет через две идентичные призмы и максимальный эхосигнал на экране будет на расстоянии 2Н от начала развертки (см. рис. 3.4, в).

Приближенный способ настройки показан на рис. 3.4, г. Он состоит в том, чтобы найти максимальный эхосигнал от

ложенным на минимальном и максимальном расстояниях от поверхности ввода. За опорную точку (0 дБ) принимают максимальный эхосигнал от отверстия диаметром 6 мм на глубине 44 мм от СО-2. Точки строят в системе координат, как на рис. 3.88. Далее соединяют прямой линией точки, соответствующие каждому образцу-

Для более точной и быстрой расшифровки эхосигналов на экране дефектоскопа устанавливается рабочий участок линии развертки. Его удобно определить по СОП, показанному на рис. 5.16. Для этого вначале прямым лучом находят максимальный эхосигнал от нижнего отражателя типа зарубки или бокового отверстия.

После обработки контактной поверхности призм преобразователей дополнительно определяют соответствие углов ввода (с помощью измерения расстояние Z0) по данным таблицы. Для этого устанавливают преобразователь на соответствующий образец (см. рис. 5.28) и находят максимальный эхосигнал от плоскодонного отверстия с наибольшим диаметром, расположенного на максимальной глубине. Определяют расстояние (по сферической поверхности) Z0 от точки ввода преобразователя до торца (передней грани) образца. Сравнивают измеренное значение Zo с указанным в табл. 5.6. Преобразователь допускается к применению, если измеренное расстояние Z0 не отличается от значения Zo, приведенного в таблице, более чем на ± 3 мм. В противном случае преобразователь следует заменить.