ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Динамические испытания металлов при однократном нагружении Дровдовский) из "Металловедение и термическая обработка стали Справочник Том1 Изд4 " В последнее время для определения модулей упругости и упругих постоянных материалов в моно- и поликристаллическом состояниях применяют в основном динамические методы определения МУ. [c.260] Преимущества динамических методов определения МУ, помимо большей точности, — большая гибкость методики, позволяющая на одном и том же образце, часто с одного установа, определить всю совокупность упругих коэффициентов и их зависимость от различных факторов, не применяя значительного силового воздействия. [c.260] В основе большинства динамических методов определения МУ лежат известные соотно шения между скоростью распространения упругой волны и коэффициентами упругости твердого тела. [c.260] Известно, что для каждого направления в кристалле имеется три действительные скорости распространения упругой волны, связанные с компонентами волнового вектора К и отвечающие взаимно перпендикулярным смещениям. Вдоль определенных направлений в кристалле две из этих волн поперечные (смещения перпендикулярны направлению распространения волны), а одна продольная (смещения совпадают с направлением распространения). [c.260] Направлениями, вдоль которых распространяются чистые моды, являются оси симметрии высших порядков, что позволяет прозвучиванием монокристаллов в этих и других специально выбранных направлениях определять значения всех коэффициентов упругости по скоростям распространения соответствующих волн. [c.260] Формулы, связывающие модули упругости монокристаллов со скоростями распространения волн, следующие. [c.260] При этом скорости распространения упругих волн связаны с модулями упругости простыми соотношениями Vi У Е/р и у, VWp, где Vi — скорость распространения продольной волны Vs — то же, поперечной. [c.261] Импульсные методы измерения скорости звука позволяют измерять число длин волн, укладывающихся на акустическом пути, а также определять фазовые сдвиги, приобретенные волной при отражении от границ разных частей звукопровода. Поскольку вводимые в образец импульсы являются высокочастотными (1—100 МГц), длина волны существенно меньше поперечных геометрических размеров образца, что можно рассматривать как случай свободного распространения волн в полубесконечной среде (случай нормальной дифракции). Это позволяет достаточно точно рассчитывать поправки на создающееся в образце дифракционное поле плоского излучателя, причем эти поправки не зависят от упругих свойств изотропного материала. Для введения з образец звукового импульса используют обычно кварцевый преобразователь который приклеивают в случае работы на о т р а ж е-н и е к одному из плоскопараллельных торцов образца, а в случае работы на прохождение импульса — к обоим торцам. Радиоимпульс от генератора, работаю1цего на основной частоте преобразователя, возбуждает в пьезопреобразователе упругую волну, передающуюся в образец. С помощью пьезопреобразователя в образце можно возбуждать продольную и поперечную волны. [c.262] Для получения абсолютных значений скорости импульсными методами необходимо измерить соответствующий временной интервал и длину образца. Поскольку измерения длины образца с помощью компаратора могут быть выполнены с точностью 10 см, задача сводится к определению времени и расчету скорости по формуле V lj%, где I — длина образца т — время. [c.262] На низких частотах ( 1 МГц) методом, использующим радиоимпульсы с дискретной задержкой, с достаточной точностью определяют интервал времени между первыми полупериодами двух последовательно отраженных импульсов, наблюдаемых на осциллографе с быстрой разверткой. В подобных системах применяют ВЧ-генераторы импульсов с крутым передним фронтом, широкополосные приемники и систему дискретной задержки с плавной подстройкой (рис. 16.2). [c.262] В методе наложения импульсов (б) путем регулирования частоты добиваются наложения последовательных сигналов отражений. Полученную таким наложением частоту измеряют частотомером и по ней вычисляют скорость звука. Точность определения скорости звука в образце не хуже 10 . [c.262] Метод автоциркуляции импульса (в) очень прост и состоит в том, что при работе на отражение первый же отраженный импульс вновь запускает передатчик, работающий в ожидаемом режиме. Частота повторения импульсов находится в прямой зависимости от времени двойного прохождения импульса по образцу. Чтобы определить это время, нужно измерить частоту повторения. Для этого используют электронную схему (рис. 16.3). С помощью метода автоциркуляции можно измерять изменения скорости звука с точностью не хуже 2-10 на частотах порядка 1 МГц. В усовершенствованном варианте с помощью задержанного селектирующего импульса выделяется отдельный период какого-либо отраженного импульса, отстоящего достаточно далеко от начала серии. С помощью этого импульса производится повторный запуск передатчика. Чувствительность — порядка 10 , т. е. лучшая при относительных измерениях. [c.264] Оценка погрешностей импульсных методов измерения скоростей распространения упругих волн, обусловленных дифракцией, потерями в склейке, непараллельностью торцов образца и т. д. дана в работе [16.31. [c.264] Разновидностью динамических методов определения модулей упругости является использование непрерывных колебаний образца. Этот метод получил широкое распространение в практике металловедческих исследований, что связано с относительной простотой экспериментального оборудования, более низкими частотами и сохранением большинства достоинств, присущих импульсным методам. [c.264] Значительно меиыпие по сравнению с длиной волны поперечные размеры стержней служат причиной дисперсии продольных и изгибных волн. Звуковые волны заполняют весь объем образца и распространяются в условиях волновода, когда нельзя пренебречь влиянием боковых поверхностей. Оно заключается в многократном отражении от боковых поверхностей (приводит к преобразованию мод и дисперсии за счет их интерференции) и в появлении поверхностных волн Рэлея, возникающих при деформациях с изменением формы или размеров тела. [c.265] Дисперсию можно учесть путем введения поправки Рэлея расчетным и экспериментальным путем. [c.265] При определении модуля Юнга методом изгибных колебаний, помимо смещения поперечного сечения в плоскости изгиба, наблюдается его вращение вокруг осей, перпендикулярных этой плоскости. [c.266] Первые корни этого уравнения в случае гармоничееких колебаний соответственно равны = 0 — 4,730 xj = 7,8532 щ1 = 10,9956 Ktl = 14,1372 nj = 17,2788 щ1 =20,4203. [c.267] Более точные расчетные соотношения получены е учетом инерции вращения и приведены в работах [16.9 16.101. [c.267] Коэффициент, определяющий порядок величины модуля в формулах (16.10, 16.11), справедлив при подстановке геометрических размеров в сантиметрах плотности в граммах на 1 см . [c.267] Вернуться к основной статье