×
10.07.2015
216.013.60d5

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА АКУСТОУПРУГОЙ СВЯЗИ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Использование: для определения коэффициента акустоупругой связи. Сущность изобретения заключается в том, что образец нагружают до заданного значения напряжения в материале и измеряют время распространения акустической волны в направлении, перпендикулярном направлению нагружения, при этом растягивают или сжимают образец до напряжения σ, меньшего предела пропорциональности материала, измеряют время t распространения акустической волны между двумя параллельными поверхностями образца, разгружают образец, соответственно сжимают или растягивают образец до напряжения σ, измеряют время t распространения акустической волны между указанными поверхностями образца и определяют коэффициент акустоупругой связи по заданному математическому выражению. Технический результат: повышение точности определения коэффициента акустоупругой связи материала.
Основные результаты: Способ определения коэффициента акустоупругой связи, при котором образец нагружают до заданного значения напряжения в материале и измеряют время распространения акустической волны в направлении, перпендикулярном направлению нагружения, отличающийся тем, что растягивают или сжимают образец до напряжения σ, меньшего предела пропорциональности материала, измеряют время t распространения акустической волны между двумя параллельными поверхностями образца, разгружают образец, соответственно сжимают или растягивают образец до напряжения σ, измеряют время t распространения акустической волны между указанными поверхностями образца и определяют коэффициент акустоупругой связи по формулеk=(2t-t-t)/[(t-t)σ],где t - время распространения акустической волны между указанными поверхностями образца в ненагруженном состоянии.

Изобретение относится к области анализа материалов с помощью ультразвуковых волн и может быть использовано для определения коэффициентов акустоупругой связи различных материалов.

Известен способ определения свойств материала по скорости распространения сдвиговой акустической волны в образце (патент РФ №2281491, 2006).

Недостатком известного способа является зависимость времени распространения акустической волны при определении скорости ее распространения от толщины образца и ее изменений.

Известен также способ определения коэффициента k акустоупругой связи (КАУС) материалов (ГОСТ Р 53568-2009 «Национальный стандарт Российской Федерации. Контроль неразрушающий. Определение констант упругости третьего порядка акустическим методом», стр.9), при котором измеряют времена прохождения (задержки) волны на двойной толщине образца при различных N уровнях нагружения и вычисляют относительное изменение задержек δti=(ti-tN)/tN, где ti - задержка при напряжении σi, tN - задержка при напряжении σN. Затем нелинейную связь между задержкой δti и величиной напряжения σi линеаризуют с помощью линейного уравнения регрессии. Далее вычисляют коэффициент корреляции, который определяет силу и линейность связи, а затем вычисляют КАУС по линейному уравнению регрессии методом наименьших квадратов.

Недостатком указанного способа является то, что не учитывается вклад изменения толщины образца при нагружении в измеренное время (задержку) распространения акустической волны и требуется линеаризация параметра δti для получения линейного уравнения, связывающего величину КАУС и напряжения σ, что приводит к низкой точности определения КАУС.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения КАУС, при котором образец нагружают до заданного значения напряжения в материале и измеряют время распространения акустической волны в направлении, перпендикулярном направлению нагружения (Никитина Н.Е. Акустоупругость. Опыт практического применения. - Н. Новгород: ТАЛАМ, 2005, стр.116 - прототип).

Недостатком способа-прототипа является низкая точность определения КАУС, обусловленная необходимостью использования неточных табличных значений модуля Юнга E и коэффициента Пуассона ν для учета вклада изменения толщины образца при погружении в измеренную величину КАУС.

Предлагаемый способ определения коэффициента акустоупругой связи направлен на повышение точности определения КАУС материала.

Данный технический результат достигается тем, что в способе определения коэффициента акустоупругой связи, при котором образец нагружают до заданного значения напряжения в материале и измеряют время распространения акустической волны в направлении, перпендикулярном направлению нагружения, согласно предложению, образец сначала растягивают или сжимают до напряжения σ, меньшего предела пропорциональности материала, и измеряют время t1 распространения акустической волны между двумя параллельными поверхностями образца. Затем образец разгружают, далее соответственно сжимают или растягивают до напряжения σ и измеряют время t2 распространения акустической волны между указанными поверхностями образца. Коэффициент акустоупругой связи определяют по формуле

k=(2t0-t1-t2)/[(t1-t2)σ],

где t0 - время распространения акустической волны между указанными поверхностями образца в ненагруженном состоянии.

Повышение точности определения КАУС достигается за счет устранения влияния изменений «базы прозвучивания» (расстояния между двумя параллельными поверхностями образца), т.е. длины пути распространения акустической волны при нагружении (растяжении или сжатии) образца.

Нами не обнаружены технические решения с признаками, сходными с существенными отличительными признаками предлагаемого решения, поэтому считаем, что оно соответствует критерию изобретения «изобретательский уровень».

Способ определения коэффициента акустоупругой связи заключается в следующем.

Образец материала с двумя параллельными друг другу поверхностями нагружают (например, растягивают) в направлении, перпендикулярном указанным поверхностям, до напряжения σ, меньшего предела пропорциональности материала. Затем измеряют время t1 распространения акустической волны между указанными поверхностями образца, например, с помощью совмещенного ультразвукового преобразователя, излучающего и принимающего ультразвуковые волны по нормали к поверхности.

Далее образец разгружают, сжимают до напряжения σ и измеряют время t2 распространения акустической волны между указанными поверхностями образца.

Коэффициент акустоупругой связи определяют по формуле

k=(2t0-t1-t2)/[(t1-t2)σ].

Так, при измерении времени распространения акустической волны от одной из параллельных поверхностей к другой и обратно значение t1, например, при растяжении, определяется выражением

где L - расстояние между поверхностями ненагруженного образца, ν - коэффициент Пуассона, E - модуль Юнга, C0 - скорость волны в ненагруженном образце.

Соответственно, при сжатии время распространения акустической волны равно

Представим формулы (1) и (2) в виде:

Складывая (3) и (4), получаем:

Подставляя в (5) выражение для расстояния между параллельными поверхностями ненагруженного образца L=t0C0/2, где t0 - время распространения акустической волны в ненагруженном образце, получаем:

k=(2t0-t1-t2)/[(t1-t2)σ],

т.е. КАУС не зависит от параметра L.

Вклад непостоянства длины L пути распространения акустической волны в ошибку определения КАУС является существенным и может быть оценен следующим образом.

Разложим, например, формулу (2) в ряд Тейлора по σ и ограничимся слагаемыми первого порядка:

t2=2L(1+νσ/E)/[C0(1+kσ)]≈t0(1+νσ/E-kσ).

При E≈2×1011 Па, ν≈0,3 и k≈6×10-12 (Па)-1 для стали имеем

t2/t0-1=1,5×10-12 σ-6,0×10-12 σ,

т.е. вклад в изменение времени прохождения волны, обусловленный непостоянством расстояния L, составляет около 25% от величины вклада, обусловленного только акустоупругой связью, что и приводит к методической ошибке определения КАУС.

Таким образом, предлагаемый способ определения коэффициента акустоупругой связи позволяет упростить процедуру измерений за счет исключения операции измерения пути L распространения акустической волны, а также повысить точность определения КАУС за счет исключения влияния на результаты измерений непостоянства L в процессе нагружения образца материала.

Способ определения коэффициента акустоупругой связи, при котором образец нагружают до заданного значения напряжения в материале и измеряют время распространения акустической волны в направлении, перпендикулярном направлению нагружения, отличающийся тем, что растягивают или сжимают образец до напряжения σ, меньшего предела пропорциональности материала, измеряют время t распространения акустической волны между двумя параллельными поверхностями образца, разгружают образец, соответственно сжимают или растягивают образец до напряжения σ, измеряют время t распространения акустической волны между указанными поверхностями образца и определяют коэффициент акустоупругой связи по формулеk=(2t-t-t)/[(t-t)σ],где t - время распространения акустической волны между указанными поверхностями образца в ненагруженном состоянии.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 19 items.
20.02.2014
№216.012.a199

Преобразуемое наземное транспортное средство

Изобретение относится к области преобразуемых транспортных средств. Преобразуемое наземное транспортное средство состоит из кузова, закрепленного на несущей раме, установленного на шасси с колесами, двигателя внутреннего сгорания с выхлопной трубой. В задней части транспортного средства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507084
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.10.2014
№216.012.fadb

Волокнообразующее устройство

Изобретение относится к области производства штапельных волокнистых материалов из синтетического и минерального сырья способом раздува струи исходного расплавленного материала потоком энергоносителя. Техническим результатом изобретения является уменьшение расхода энергоносителя и повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530065
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.11.2014
№216.013.0671

Способ увч-терапии при пневмонии

Изобретение относится к медицине, а именно к физиотерапии. Способ включает воздействие ультравысокочастотной терапией (УВЧ-терапией) при лечении пневмонии. При этом до начала проведения процедуры определяют время свертывания крови. При времени свертывания крови до 2 минут УВЧ-терапию проводят в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533050
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.12.2014
№216.013.1010

Источник импульсного лазерного излучения

Изобретение относится к источнику импульсного лазерного излучения, который включает в себя последовательно оптически связанные между собой лазер с непрерывным излучением, оптический коммутатор, блок согласования, средство оптической задержки, оптическое средство суммирования излучения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535529
Дата охранного документа: 10.12.2014
20.12.2014
№216.013.132e

Накопительный измеритель параметров диссипативных cg-двухполюсников

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения параметров диссипативных CG-двухполюсников - эквивалентов емкостных измерительных преобразователей. Устройство содержит первый и второй источники образцового напряжения, электронный коммутатор, измеряемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536333
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.03.2015
№216.013.3465

Способ определения коэффициентов звукопоглощения материалов

Использование: для определения коэффициентов звукопоглощения материалов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют измерение эталонных аналоговых сигналов с помощью первого и второго микрофонов акустического интерферометра, их аналогово-цифровое преобразование, вычисление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544888
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.05.2015
№216.013.4c0e

Деформирующе-режущая протяжка

Изобретение относится к металлообработке. Деформирующе-режущая протяжка содержит последовательно расположенные деформирующий элемент с заборным и обратным конусами, режущий зуб и хвостовик. Режущий зуб расположен в области обратного конуса деформирующего элемента и выполнен острозаточенным с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550984
Дата охранного документа: 20.05.2015
27.06.2015
№216.013.58ae

Способ изготовления сборного изделия, состоящего из двух сопрягаемых деталей

Изобретение относится к сборке деталей. Изготавливают первую деталь и измеряют ее сопрягаемые поверхности. Создают компьютерную модель второй детали, сопрягаемые поверхности которой моделируют с учетом результатов измерения сопрягаемых поверхностей первой детали. Разрабатывают управляющую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554243
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.07.2015
№216.013.608d

Способ упрочнения цилиндрических винтовых пружин сжатия

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в производстве цилиндрических винтовых пружин сжатия из стали. Способ включает упрочнение внутренней поверхности витка пружины поверхностным наклепом. Совместно с поверхностным наклепом осуществляют поперечный изгиб витка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556258
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.6090

Способ изготовления мелкоразмерного режущего инструмента из быстрорежущей стали

Изобретение относится к области производства мелкоразмерного режущего инструмента диаметром до 6 мм из быстрорежущей стали и может быть использовано при производстве режущего инструмента, который работает с малым запасом прочности, близким к 1. Проводят термическую обработку заготовки до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556261
Дата охранного документа: 10.07.2015
Showing 1-10 of 26 items.
20.02.2014
№216.012.a199

Преобразуемое наземное транспортное средство

Изобретение относится к области преобразуемых транспортных средств. Преобразуемое наземное транспортное средство состоит из кузова, закрепленного на несущей раме, установленного на шасси с колесами, двигателя внутреннего сгорания с выхлопной трубой. В задней части транспортного средства...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507084
Дата охранного документа: 20.02.2014
10.10.2014
№216.012.fadb

Волокнообразующее устройство

Изобретение относится к области производства штапельных волокнистых материалов из синтетического и минерального сырья способом раздува струи исходного расплавленного материала потоком энергоносителя. Техническим результатом изобретения является уменьшение расхода энергоносителя и повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002530065
Дата охранного документа: 10.10.2014
20.11.2014
№216.013.0671

Способ увч-терапии при пневмонии

Изобретение относится к медицине, а именно к физиотерапии. Способ включает воздействие ультравысокочастотной терапией (УВЧ-терапией) при лечении пневмонии. При этом до начала проведения процедуры определяют время свертывания крови. При времени свертывания крови до 2 минут УВЧ-терапию проводят в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002533050
Дата охранного документа: 20.11.2014
10.12.2014
№216.013.1010

Источник импульсного лазерного излучения

Изобретение относится к источнику импульсного лазерного излучения, который включает в себя последовательно оптически связанные между собой лазер с непрерывным излучением, оптический коммутатор, блок согласования, средство оптической задержки, оптическое средство суммирования излучения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002535529
Дата охранного документа: 10.12.2014
20.12.2014
№216.013.132e

Накопительный измеритель параметров диссипативных cg-двухполюсников

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для измерения параметров диссипативных CG-двухполюсников - эквивалентов емкостных измерительных преобразователей. Устройство содержит первый и второй источники образцового напряжения, электронный коммутатор, измеряемый...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002536333
Дата охранного документа: 20.12.2014
20.03.2015
№216.013.3465

Способ определения коэффициентов звукопоглощения материалов

Использование: для определения коэффициентов звукопоглощения материалов. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют измерение эталонных аналоговых сигналов с помощью первого и второго микрофонов акустического интерферометра, их аналогово-цифровое преобразование, вычисление...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002544888
Дата охранного документа: 20.03.2015
20.05.2015
№216.013.4c0e

Деформирующе-режущая протяжка

Изобретение относится к металлообработке. Деформирующе-режущая протяжка содержит последовательно расположенные деформирующий элемент с заборным и обратным конусами, режущий зуб и хвостовик. Режущий зуб расположен в области обратного конуса деформирующего элемента и выполнен острозаточенным с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550984
Дата охранного документа: 20.05.2015
27.06.2015
№216.013.58ae

Способ изготовления сборного изделия, состоящего из двух сопрягаемых деталей

Изобретение относится к сборке деталей. Изготавливают первую деталь и измеряют ее сопрягаемые поверхности. Создают компьютерную модель второй детали, сопрягаемые поверхности которой моделируют с учетом результатов измерения сопрягаемых поверхностей первой детали. Разрабатывают управляющую...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554243
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.07.2015
№216.013.608d

Способ упрочнения цилиндрических винтовых пружин сжатия

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в производстве цилиндрических винтовых пружин сжатия из стали. Способ включает упрочнение внутренней поверхности витка пружины поверхностным наклепом. Совместно с поверхностным наклепом осуществляют поперечный изгиб витка...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556258
Дата охранного документа: 10.07.2015
10.07.2015
№216.013.6090

Способ изготовления мелкоразмерного режущего инструмента из быстрорежущей стали

Изобретение относится к области производства мелкоразмерного режущего инструмента диаметром до 6 мм из быстрорежущей стали и может быть использовано при производстве режущего инструмента, который работает с малым запасом прочности, близким к 1. Проводят термическую обработку заготовки до...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002556261
Дата охранного документа: 10.07.2015
+ добавить свой РИД