Распространения продольной

Материал Скорость распространения продольных волн V, М/С Длина волны К, мм, при частоте 2,5 МГц Модуль упругости Я, МПа Плотность р. г/см3

При исследовании влияния малоцикловой усталости на скорость распространения ультразвуковых волн рабочая зона образца разбивается на ячейки, в каждой из которых замеряется скорость прохождения ультразвуковой волны. Было установлено, что скорость распространения продольных ультразвуковых волн в сварном шве ниже, чем в основном металле (рис. 5.14).

Важно отметить, что в ходе экспериментов было также установлено: скорость распространения продольных ультразвуковых волн в различных направлениях проката различна.

Скорость о)р« есть скорость распространения продольных волн (осевых) в стержне. Для стержня прямоугольного сечения получаем следующие критические скорости:

распространения продольных и поперечных колебаний должны быть одинаковыми, равными некоторой величине cs, а волновое число равняется ?«—to/cs. Подставляют эти предполагаемые решения в волновые уравнения (1.16) и (1.17). Волновые уравнения удовлетворяются, если функции щ и ut имеют вид

Твердые изотропные вещества характеризуются скоростями распространения продольных и поперечных волн, определяемыми формулами (1.16) и (1.17). Эти два значения скорости можно использовать как пару упругих констант вместо коэффициентов Ла-мэ или модулей упругости. В п. 3.4.1 описаны анизотропные твердые вещества, характеризующиеся большим количеством независимых значений скоростей звука и изменением скорости в зависимости от направления.

Измеряют скорость распространения продольных волн вдоль оси шпильки или болта. Для этого прямой преобразователь прижимают к его торцу или головке и измеряют время прихода эхо-сигнала от противоположного торца в процессе затяжки болта. Важно сохранить постоянное положение преобразователя на болте во время измерений, чтобы не изменялась толщина контактного слоя между преобразователем и болтом. Повышению точности измерения способствует то обстоятельство, что на увеличение времени прихода ультразвука влияют одновременно два фактора: уменьшение скорости и удлинение болта под влиянием прилагаемых напряжений.

Оценку плотности, а следовательно, состава материала выполняют по изменению скорости распространения продольных волн. Если волновые сопротивления в связующем и наполнителе отличаются не более чем на 30 ...40%, то скорость звука в композитном материале определяется как среднеарифметическое из скоростей звука с\ и cz в компонентах:

Установка приемника головных волн под углом, средним из первых критических углов для большинства твердых конструкционных материалов со скоростями распространения продольных УЗК 4000—6500 м/с, позволяет в 5—6 раз повысить амплитуду сигнала на его выходе. Еще в 5—6 раз увеличить амплитуду этого сигнала можно, если использовать специальный излучатель для возбуждения го-

Диапазон измеряемых скоростей распространения продольных волн УЗК, м/с 4200—6300

Диапазон измеряемых скоростей распространения продольных УЗК, м/с.......4000—6500

Приближенно скорость распространения продольной волны определяется формулой

В основном ультразвуковая дефектоскопия основана на прохождении и отражении от дефектов продольных и поперечных волн. Скорость распространения продольной волны можно определить по следующей формуле:

Погрешность глубиномера (измерения времени прихода импульса) складывается из погрешности шкалы глубиномера А^ и дополнительной величины, пропорциональной периоду колебания в эхо-сигнале. Коэффициент пропорциональности к равен единице, если при калибровке и измерении используются соседние периоды колебаний в импульсе. Коэффициент х — = 0,1-г-0,3, если измерение и калибровка выполняются по одному и тому же (первому) периоду колебаний, который имеет наклонный передний фронт, а измерения выполняют на разных уровнях. Погрешность глубиномера • проверяют на СО № 1 или СО № 2 или по любому другому образцу, размеры которого и скорость распространения продольной волны известны.

В основном ультразвуковая дефектоскопия основана на прохождении и отражении от дефектов продольных и поперечных волн. Скорость распространения продольной волны можно определить по следующей формуле:

Образец СО-2 изготовляют из стали 20 или СтЗ в соответствии с ГОСТ 14782—86. Скорость распространения продольной волны в образце при температуре (20 ± 5) °С составляет (5900 ± 59) м/с.

а0, ат — скорость распространения продольных и сдвиговых упругих волн; CQ, апл—скорость распространения продольной упругой волны в

где DQ — диаметр бойка; ао — скорость распространения продольной волны нагрузки; Уб — скорость соударения; А/г — отклонение от параллельности соударяемых поверхностей на диаметре ударника. Это условие обеспечивает прохождение волны нагрузки, вызванной ударом в произвольной области контактной поверхности, по невозмущенному поверхностной волной материалу. Кроме того, перекос соударяемых поверхностей приводит к дополнительному времени нарастания сигнала от датчика, регистрирующего волну, вследствие его конечных размеров — датчик регистрирует среднюю по его площади величину давления. В связи с таким влиянием на результаты измерения неплоскостности удара особое внимание обращено на соблюдение параллельности соударяемых поверхностей, которая обеспечивается схемой крепления и установки образца, показанной на рис. 73, б. Образец 4 прижимается к опорной поверх-

Чтобы выяснить изменение напряженного состояния в материале при отражении от свободной поверхности плоской упруго-пластической волны нагрузки, амплитуда которой сравнима с пределом упругости по Гюгонио, проанализируем волновую картину в материале при соударении двух дисков [269]. Для упрощения анализа ограничимся рассмотрением соударения пластины определенной толщины, движущейся со скоростью »б, с неподвижным образцом удвоенной толщины из того же материала. Не ограничивая общности рассмотрения, принимаем: а) скорость распространения напряжений при упругом поведении материала (скорость распространения упругих возмущений) равна скорости распространения продольной упругой волны а0 независимо от интенсивности волны как при нагрузке, так и при разгрузке; б) пластическая деформация одного знака не меняет предел текучести материала при перемене знака деформации, т. е. эффектом Баушингера можно пренебречь; в) скорость распространения возмущений, связанных с пластической деформацией, изменяется в соответствии с изменением величины деформации по одному и тому же закону при нагрузке и разгрузке, т. е. эффектами, обусловленными вязкой составляющей сопротивления при распространении упруго-пластических волн, пренебрегаем. Последнее допущение требует пояснения. Как показано выше, при распространении упруго-пластической волны вблизи поверхности нагружения конфигурация фронта волны меняется в связи с проявлением зависимости сопротивления сдвигу от скорости пластического сдвига. При удалении от контактной поверхности конфигурация волны за упругим предвестником приобретает стабильность и может быть определена на основе деформационной теории распространения волн. Анало-

где сь = (Е/р) — скорость распространения продольной волны в тонком стержне. Уравнение (5.10) имеет два корня rfcfe: положительный соответствует прямой волне, т. е. волне, распространяющейся в сторону положительных х, отрицательный — обратной волне. Поскольку эти волны отличаются только направлением распространения и по своим дисперсионным свойствам идентичны, ниже будет рассматриваться дисперсия только прямых волн. Относительно уравнения второго порядка (5.7) можно сказать, что оно описывает одну волну с дисперсией (5.10).

где сс = ?,j/p — квадрат скорости распространения продольной волны в тонкой пластине. Нетрудно заметить, что уравнение (5.28) может быть получено из уравнения Бресса путем замены модуля Юнга Е на E\ = Ej(i—v2). Это означает, что оба эти уравнения имеют похожие дисперсионные зависимости на средних и высоких частотах, но на низких частотах они имеют от-10*

Одной из задач, которая детально изучена как теоретически, так и экспериментально, является задача о распространении волн напряжений в длинном цилиндрическом стержне. Она упрощается, если длины волн гораздо больше диаметра стержня. Скорость распространения продольной волны вдоль стержня в этом случае