МЕТРОЛОГІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ АКУСТИЧНОГО ТЕНЗОМЕТРА - Наукові конференції
Головна
UA PL EN

Вас вітає Інтернет конференція!

Вітаємо на нашому сайті

Рік заснування видання - 2011

МЕТРОЛОГІЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ АКУСТИЧНОГО ТЕНЗОМЕТРА

13.05.2025 10:26

[3. Технічні науки]

Автор: Анисимов Володимир Олександрович, кандидат технічних наук, доцент, Національний університет «Одеська політехніка», Одеса; Дюбченко Михайло Єфремович, кандидат технічних наук, доцент, Національний університет «Одеська політехніка», Одеса; Ковальов Юрій Вікторович, кандидат технічних наук, доцент, Національний університет «Одеська політехніка», Одеса; Корнєва Наталія Миколаївна, Кандидат фізико-математичних наук, доцент, Національний університет «Одеська політехніка», Одеса


Контроль механічних напружень в елементах конструкцій є актуальною проблемою для галузей промисловості, де існують підвищені вимоги щодо надійності обладнання, зниження його масо-габаритних характеристик, забезпечення працездатності в екстремальних умовах ‒ космічної та авіаційної техніки, хімічної промисловості, атомної енергетики. Перспективним напрямком розв’язання цієї проблеми є впровадження неруйнівної ультразвукової діагностики,  зокрема, акустичної тензометрії – сукупності методів та засобів контролю напружень, що базуються на вимірюванні характеристик пружних хвиль, які поширюються в досліджуваному конструкційному матеріалі. З точки зору інформаційно-вимірювальної техніки, акустичний тензометр може розглядатися, як вимірювальна установка, що працює в статичному режимі за схемою прямого перетворення і містить канал передавання інформації та пристрій для вимірювання часу або швидкості поширення ультразвукових хвиль.

Найбільш інформативною та корисною при практичному використанні метрологічною характеристикою акустичного тензометра може вважатися його чутливість, що визначається відношенням зміни показів приладу (тобто вимірюваної величини) до зміни величини контрольованої. Необхідно розрізняти поняття чутливості тензометра за швидкістю  та за часом поширення  пружної хвилі:

(1)

Значення   та   відрізняються для різних типів хвиль, тому доцільно ввести у розгляд матриці чутливості акустичного тензометра за швидкістю  та за часом поширення  ультразвукових коливань. Чутливість акустичного тензометра за швидкістю є функцією фізичних властивостей матеріалу, з якого виготовлено досліджуваний об'єкт, а до співвідношень, що визначають чутливість тензометра за часом, увіходять також величини, які залежать від акустичного шляху, тобто від розмірів досліджуваного об'єкту. Щоб уникнути пов'язаних з цим ускладнень, зручно ввести в розгляд матриці зведеної чутливості за швидкістю   та за часом поширення  , нормуючи   і  , відповідно, по незбурених значеннях швидкості   і часу  : 

(2)

Отже, модулі акустопружних коефіцієнтів   та   набувають метрологічного значення зведеної чутливості акустичного тензометра за швидкістю і за часом поширення пружних хвиль. Оскільки елементи матриць   та   відображаються через акустопружні коефіцієнти одновісно-напруженого стану   і   [1], то, природно, елементи матриць (2), у свою чергу, також можуть бути представлені через чутливості   акустичного тензометра, визначені у випадку одновісно-напруженого стану. Для більшості конструкційних матеріалів найбільшими значеннями відрізняються зведені чутливості    ;  , що зумовлює переважне застосування на практиці поздовжніх хвиль, які поширюються в напрямі дії зусилля, або зсувних хвиль, які поширюються в напрямі, перпендикулярному до зусилля, і є поляризованими в напрямі зусилля (або ж навпаки).

Компоненти матриць акустопружних коефіцієнтів кожного конструкційного матеріалу можуть бути обчислені через його пружні модулі другого та третього порядків [1]. Розрахункові значення зведеної чутливості сягають максимальних значень, коли напрям коливальної швидкості частинок середовища збігається з напрямом дії навантаження. За інших рівних умов зведена чутливість виявляється вищою у матеріалів з відносно низькою межею плинності. Чутливість за часом поширення для більшості матеріалів є до 3 разів вищою, ніж чутливість за швидкістю. Однак, для низки матеріалів (сталь 45Г13Ю3, алюмінієві сплави, молібден, вольфрам) це твердження не є справедливими у частині, що стосується зсувних хвиль, основною причиною цього слід вважати похибки визначення пружних модулів матеріалів. 

Потребує на особливу увагу та обставина, що при визначенні напружень в об'єктах, виготовлених з різних конструкційних матеріалів, з використанням пружних хвиль різної поляризації при їх поширенні в різних напрямах відносно одновісного навантаження порогова чутливість того ж самого тензометра виявляється різною. Для більшості досліджених конструкційних матеріалів зведена чутливість за швидкістю виявилася меншою, ніж зведена чутливість за часом поширення. Для конкретних апаратурних реалізацій тензометра відповідні порогові чутливості відрізнялися у 2…3 рази. Таким чином, з точки зору мінімізації похибок при практичній організації акустичного контролю напружень доцільно визначати саме час, а не швидкість поширення пружної хвилі, і це має бути враховане як при опрацюванні відповідних теоретичних моделей, так і при розробці методик контролю.

Література

1. Анисимов В. О. Акустопружні коефіцієнти конструкційних матеріалів та похибки їх визначення / Анисимов В. О., Дюбченко М. Є., Ковальов Ю. В., Корнєва Н. М. // Collection of Scientific Papers with Proceedings of the 1st International Scientific and Practical Conference «Modern Science, Economy and Digital Innovation», January 29-31, 2025. Bucharest, Romania.‒ P. 185-188.

Creative Commons Attribution Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License
допомога Знайшли помилку? Виділіть помилковий текст мишкою і натисніть Ctrl + Enter

Інші наукові праці даної секції

Конференції

Конференції 2025

Конференції 2024

Конференції 2023

Конференції 2022

Конференції 2021



Міжнародна інтернет-конференція з економіки, інформаційних систем і технологій, психології та педагогіки

Наукова спільнота - інтернет конференції

:: LEX-LINE :: Юридична лінія

Інформаційне суспільство: технологічні, економічні та технічні аспекти становлення