Направлении растяжения

Ультразвуковые волны обладают способностью проникать в глубь материала, что используется при обнаружении весьма малых внутренних дефектов. Распространение ультразвуковых волн подчиняется законам геометрической оптики. Упругая волна в направлении распространения несет определенную энергию, и по мере удаления от излучателя интенсивность волн, т. е. количество энергии, переносимое волной за 1 с сквозь поверхность площадью 1 м2, падает, а амплитуда колебаний частиц убывает.

Если k— единичный вектор в направлении распространения плоской электромагнитной волны в свободном пространстве, то-

При распространении упругой волны распространяются волна скоростей, несущая с собой кинетическую энергию, и волна деформаций, несущая с собой потенциальную энергию. Происходит перенос энергии так же, как при распространении отдельного импульса. Течение энергии в определенном направлении происходит так же, как и в случае одного импульса. Деформированные элементы стержня движутся и при этом передают свою потенциальную и кинетическую энергию следующим элементам стержня. Энергия течет но стержню с той же скоростью, с какой распространяется волна. Но, как мы видели при движении сжатого упругого тела, энергия течет в направлении движения тела; наоборот, при движении растянутого тела энергия течет в направлении, противоположном движению тела. Поэтому, хотя направление движения слоев стержня дважды изменяется за период, но вместе с тем меняется и знак деформации, так что энергия все время течет в направлении +х, т. е. в направлении распространения бегущей волны.

Звуковая волна несет с собой одинаковые величины потенциальной и кинетической энергии, так что как та, так и другая энергия составляет половину полной энергии волны. Энергия, которую несет с собой звуковая волна, распространяется вместе с волной и течет все время в том направлении, в котором распространяется волна. Это видно из того, что, как следует из выражений (20.3) и (20.4), сжатие и скорость частиц в волне совпадают по фазе. Когда какой-либо элемент объема сжат, то он вместе с тем движется в сторону положительных значений х, т. е. в направлении распространения волны. В этом же направлении течет и энергия. В тот момент, когда знак деформации меняется, сжатие превращается в разрежение — изменяется и направление скорости, а энергия продолжает течь в прежнем направлении.

Фазовая скорость cph определяет скорость распространения фазы в направлении распространения волны. Она равна скорости изменения фазы падающей волны вдоль слоя, т. е. определяется из закона синусов (рис. 1.5):

Различают 2 осн. типа Л.— собирающие (рис. 1,а, б, в) и рассеивающие (рис. 1, г, д, е). Пучок лучей света, падающий на Л. параллельно её оптич. оси, после прохождения через собирающую Л. (рис. 2, а) сходится в точке F', а после прохождения через рассеивающую Л. (рис. 2, б) расходится так, что продолжения всех лучей пересекаются в точке F'. Точку F' наз. главным фокусом Л. В собирающей Л. гл. фокус наз. действительным, в рассеивающей— мнимым. Плоскость, проходящая через гл. фокус Л. перпендикулярно к её оптич. оси, наз. ф о-кальной плоскостью Л. Построение изображения А' предмета А, даваемое Л., показано на рис. 3 и 4. Действительному изображению соответствуют точки пересечения после преломления в Л. лучей, выходящих из одних и тех же точек предмета, а мнимому изображению — точки пересечения продолжении этих лучей после преломления в Л. Рассеивающая Л. всегда даёт мнимое изображение, а себирающая — действительное (рис. 4, а) или мнимое (рис. 4, б) в зависимости от того, на каком расстоянии от линзы находится предмет. Если ось х провести вдоль оптич. оси Л. в направлении распространения лучей, а за начало координат выбрать оптич. центр Л., то координаты предмета (ж) и его изображения (х') будут удовлетворять соотношению, наз. формулой Л.: 1/х' — 1/ж = 1//, где / — фокусное расстояние Л.,х<0,ах'>0 для действительного изображения и х' < 0 для мнимого изображения. Фокусное расстояние тонкой Л.

и фазы коэффициента отражения или прохождения для системы с (п + 1) слоем. Ясно, что если электрофизические параметры дефекта мало отличаются от свойств среды и размер в направлении распространения волны также мал, то такой дефект практически будет чисто фазовым и определяющую роль в его обнаружении будет играть измерение изменения фазы.

Частицы колеблются в направлении распространения волны

детали связана с акустической эмиссией (АЭ) [126-130]. Феномен АЭ заключается в испускании материалом упругих волн, вызванных динамической, локальной перестройкой его структуры при накоплении повреждений под действием циклической нагрузки. Волны напряжений — последовательное деформирование объемов материала в направлении распространения энергии, поступающей в материал от внешнего источника. Это может быть энергия, являющаяся реакцией материала на это воздействие (например, у кончика трещины). Тогда от зоны пластической деформации в вершине трещины и от зоны перед вершиной трещины в связи с формированием свободной поверхности имитируются в окружающие объемы материала волны напряжений, которые достигают датчика-приемника сигналов АЭ.

частот нагружения 40 и 25 Гц [86]. Важным обстоятельством наблюдения частиц, среди которых имели место частицы цилиндрической формы, было следующее. Оси цилиндрических частиц располагались в направлении распространения усталостной трещины, что исключало возможность даты обоснования процесса их формирования в результате моделей поперечного скольжения берегов усталостной трещины (см. рис. 3.17).

чественной фрактографии усталостных разрушений является шаг усталостных бороздок. Точность определения периода структуры зависит от числа периодов на изображении: чем больше усталостных бороздок, тем точнее производится оценка их шага или ширины в направлении распространения , трещины. Данное положение иллюстрирует следующий пример. Когда преобразование Фурье производится числовыми методами на ЭВМ, то получают спектр величин в виде таблицы значений для отдельных гармоник, которые соответствуют периодам в 1/2,1/3,1/4,..., \/п от размера изображения. Преобладание, например, третьей гармоники в спектре позволяет говорить о том, что на изображении присутствует периодическая структура в интервале размеров примерно 1/2,5-1/3,5 размеров кадра, а это достаточно большой интервал: для увеличения в 1000 раз — от 40 до 29 мкм. Преобладание, например, двухсотой гармоники в Фурье-спектре позволяет сделать вывод, что период исследуемой структуры находится в интервале от 1/199,5 до 1/200,5 от размера кадра, что существенно точнее: для увеличения в 1000 раз — от 5,01 до 4,99 мкм. Повышение точности с увеличением числа периодов на изображении понятно, поскольку, чем больше периодов, тем точнее можно говорить об их размере как о среднем по фасетке излома или совокупности фасеток.

Следует отметить, что в условиях объемного растяжения при плоской деформации в пластической зоне перед концом трещины нормальные напряжения (в направлении растяжения) превышают предел текучести в несколько раз.

Можно дать оценку величины напряжения, отделяющего область плоской деформации от плоского напряженного состояния. Область плоской деформации по напряжениям сверху ограничена условием: длина пластической зоны в направлении растяжения с ростом напряжения становится равной толщине образца. Область плоского напряженного состояния по напряжениям снизу ограничена условием: длина пластической зоны в направлении трещины с ростом напряжения становится больше четырех толщин. Следует заметить, что переход от плоской деформации к плоскому напряженному состоянию в толстых образцах будет происходить при более высоких напряжениях, чем в более тонких. Например, при толщине образца 0,43 мм переход от плоской деформации к плоскому напряженному состоянию происходит при а/От = 0,4, а для толщины 5 мм при 0,9. Отсюда следует, что более хрупкие состояния сопровождаются пониженными разрушающими напряжениями.

Плоская деформация в малой окрестности конца трещины осуществляется при малых уровнях напряжения сравнительно с пределом текучести. Травление полированной поверхности образца показывает, что пластическая зона распространяется в направлении растяжения (вверх и вниз) нормально к плоскости трещины (рис. 25.1).

ден следующий пример. Начальная относительная скорость УЗК составляла 0,94; после деформации в направлении сжатия она была равна 0,87, а поперек 0,96. При растяжении наблюдались противоположные явления: на участке сужения скорость уменьшалась от 0,94 в исходном состоянии до 0,88. В направлении растяжения скорость УЗК увеличилась. Автор полагает, что причиной изменения скорости УЗК являлось изменение связи между сфероидами и основной металлической массой.

Рассмотрим одноосное растяжение трехслойного материала, крайние слои которого образованы однонаправленным материалом, армированным в направлении растяжения, а средний слой армирован в ортогональном направлении (рис. 2.6) [37]. Толщины внешних слоев одинаковы (/i(1> = /z<3>).

На рис. 2.14 приведена типичная диаграмма деформирования стеклопластика с ортогональным расположением слоев. На диаграмме заметен характерный перелом (точка А), соответствующий началу трещинообразования в слоях, растягиваемых в направлении, ортогональном армирующим волокнам. В предположении о том, что деформирование слоев, растягиваемых в направлении армирования, остается упругим, из диаграммы деформирования композита / выделена диаграмма деформирования слоев, ортогональных направлению растяжения (кривая 2). В этих слоях уровень напряжений остается близким к постоянному, отмеченному цифрой 3. Сложение диаграммы деформирования 3 с линейной диаграммой деформирования слоев, армированных в направлении растяжения, дает диаграмму деформирования композита 4, удовлетворительно описывающую эксперимент. Касательный модуль упругости композита до точки перелома А диаграммы 4 имеет значение Ех = EJi(v> + + ?2 (1 —и'1)), а после точки перелома Ех = Et№>. Здесь й<'> — относительная толщина слоев, армированных в направлении растяжения.

Растяжение также является эффективным средством улучшения свойств магнитномягких аморфных материалов. Так как магнито-упругая энергия, например, у ленты с положительной магнитострик-цией, в направлении растяжения снижается, намагничивание в этом направлении осуществляется легко. Следовательно, ,при приложении растягивающей яагрузки форма петли гистерезиса более приближена к прямоугольной. На рис. 5.40 показано изменение коэрцитивной силы и остаточной намагниченности при растяжении аморфного сплава на основе железа с магнитострикцией, равной (30-f-40) 10~6. Влияние растяжения на магнитные свойства кристаллических веществ известно давно. Для аморфных сплавов характерно то, что эффект растяжения может проявляться вплоть до довольно больших значений нагрузки. Связано это с тем, что предел упругости аморфных лент в несколько раз больше предела упругости кристаллов [100], поэтому закрепление границ доменов,

Содержание волокон (доля слоев), ориентированных под углом ±45°i направлении} растяжения, %

На пленках отметить рабочий участок длиной 10 мм и замерить микрометром его толщину (см. работу № 26). Образец пленки закрепить в зажимах разрывной машины так, чтобы продольная ось образца была .расположена в направлении растяжения и приложенные силы действовали по всей ширине образца.

Плоская деформация в малой окрестности конца трещины осуществляется при малых уровнях напряжения сравнительно с пределом текучести. Травление полированной поверхности образца показывает, что пластическая зона распространяется в направлении растяжения (вверх и вниз) нормально к плоскости трещины (рис. 25.1).

Рис. 9.121. Влияние расстояния между трещинами в направлении растяжения на коэффициент интенсивности напряжений в точке В.