ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Типы волн. Области применения из "Неразрушающий контроль Т3" В акустическом контроле (АК) используются различные типы колебаний и волн, отличающихся направлением колебаний, распределением амплитуд колебаний и волн в среде, скоростью распространения волн. В акустике различные типы колебаний и волн принято называть модами. [c.20] В твердых, жидких и газообразных средах существует упругость объема, т.е. среда стремится сохранить свой объем. В твердом теле также существует упругость формы, т.е. твердое тело стремится сохранить не только свой объем, но и свою форму. Это свойство твердого тела связано со сдвиговой упругостью. Например, два слоя жидкости можно легко сдвинуть друг относительно друга, а две плоскости в твердом теле сопротивляются сдвигу. Попытка расширить или сжать объем, сдвинуть соседние слои ударом или переменной по направлению силой приведет к возникновению упругих колебаний. [c.20] В твердом теле существуют также волны сдвига. Частицы в них колеблются поперек направления распространения волны. Их поэтому называют поперечньши или сдвиговыми волнами (см. рис. . , в). На рисунке показаны колебания границ слоя, в котором распространяется поперечная волна, но в действительности среда считается безграничной. [c.20] Примечание, р, р - первый и второй критические углы (см. разд. 1.1.4). [c.21] Продольную волну возбуждают с помощью прямого преобразователя (см. 1.2). Поперечную волну, перпендикулярную к поверхности, можно возбудить прямым пьезопреобразователем, если снабдить его пьезопластиной, совершающей сдвиговые колебания. Такие преобразователи в России не выпускают. Пластину лучше всего приклеить к поверхности ОК, например воском, так как поперечная волна практически не распространяется в жидкости. Для передачи поперечной волны можно также применить очень вязкие жидкости, например неотвержденную эпоксидную смолу [7]. [c.22] Наклонную к поверхности поперечную волну 8У-типа возбуждают с помощью наклонного преобразователя. Поперечную волну 8Н-типа ПЭП возбудить трудно, однако можно [422, с. 3160]. Чаще всего волну 8Н-типа возбуждают элек-тромагнитно-акустическим (ЭМА) преобразователем (см. разд. 1.2.4). ЭМА-преоб-разователи позволяют возбуждать волны всех типов. [c.22] Продольная и вертикально-поляризо-ванная поперечная волны - основные типы волн, используемых для УЗ-контроля материалов. Ими можно выявлять как объемные, так и поверхностные дефекты (см. табл. 1.2 и разд. 3.1.2). [c.22] В твердом теле кроме объемных существуют также специфические волны, распространяющиеся вдоль поверхности, -поверхностные и головные. Поверхностная волна волна Рэлея) представляет линейную комбинацию продольной и поперечной волн [64]. Такая комбинация дает возможность удовлетворить условие равенства нулю напряжений на свободной поверхности, вдоль которой распространяется волна. В жидкости поверхностных волн нет. Волны, наблюдаемые на поверхности воды, например, связаны в основном с гравитационными, а не упругими силами. [c.22] Скорость рэлеевской волны с приблизительно равна 0,93 скорости поперечных волн (для стали - 3,01 мм/мкс). Траектория колебаний частиц ОК - эллипсы с большой осью, перпендикулярной к поверхности. Вытянутость эллипсов увеличивается с увеличением глубины от поверхности. [c.22] Амплитуда рэлеевской волны имеет максимум на поверхности и уменьшается в 10 раз на глубине ks - длины поверхностной волны. Это видно из рис. 1.7 по кривой ослабления сквозного (т.е. прошедшего между излучателем и приемником) сигнала риской (пазом) различной глубины. Осцилляции отраженного сигнала объясняются интерференцией сигналов, отраженных от грани и кончика риски. [c.22] Рэлеевская волна распространяется на большие расстояния (порядка 1. ..2м), следуя изгибам поверхности, как бы облизывая плавные выпуклости и впадины на поверхности ОК. На выпуклой поверхности скорость ее увеличивается, а на вогнутой уменьшается и одновременно растет затухание. [c.22] При резком изменении профиля поверхности рэлеевская волна частично отражается, частично проходит через препятствие, а частично трансформируется в объемные волны. Например, при падении на прямой двугранный угол коэффициент отражения (по амплитуде) 0,3 коэффициент прохождения 0,7 доля трансформированной энергии -20 % [64]. [c.23] Рэлеевские волны рассеиваются на неровностях поверхности и хорошо выявляют дефекты на самой поверхности, Чувствительность быстро убывает с глубиной залегания дефектов. Дефекты на глубине, большей длины рэлеевской волны, практически не вьивляются. Рэлеевские волны иногда применяют для контроля изделий на поверхностные дефекты вместо магнитного или капиллярного метода контроля. Если нажать на поверхность перед отражателем УЗ пальцем, смоченным в масле, амплитуда эхосигнала рэлеевской волны уменьшится. Так определяют место, где расположен дефект. [c.23] Когда слой жидкости тонкий, рассмотренное явление усложняется [64]. Жидкий слой улучшает прохождение волны через неровную поверхность ОК, когда толщина слоя составляет 0,75. .. 1 длины волны X, [425, с. 663/727]. [c.23] Вдоль границы твердое тело - жидкость распространяется также волна со скоростью, меньшей с [64]. В твердом теле она локализована в тонком слое толщиной Х /2п, а в жидкости - в слое толщиной, значительно большей Подобно рэлеевской волне, она медленно затухает с увеличением расстояния вдоль границы. Волну используют для контроля поверхности твердых материалов иммерсионным способом, поскольку рэлеевская волна в этом случае довольно быстро затухает, особенно если контролируемый материал обладает большим коэффициентом затухания. [c.23] В акустике и иностранной дефектоскопической литературе именно эта волна называется головной, а в кругах российских дефектоскопистов данную поперечную волну называют боковой. Поперечная волна порождает продольную волну Р, отстающую по времени от волны Р, упомянутой ранее. [c.24] Боковые волны, сопровождающие головную волну, достигают противоположной поверхности ОК, если он имеет вид плоскопараллельной пластины, и вызывают появление на ней головной волны. Та, в свою очередь, порождает боковые волны. Таким образом, возникают помехи, которые препятствуют применению головных волн для контроля тонких изделий. [c.25] Комбинация из головной и боковой волн (ползущей и головной волн по более правильной терминологии) распространяется вдоль плоскопараллельной пластины на значительные расстояния. Достаточная чувствительность к дефектам сохраняется на расстоянии порядка 1 м (для стали, алюминия). [c.25] Когда продольная волна распространяется вдоль поверхности полого дефекта, она становится головной. Возникают боковые волны, уносящие энергию. Благодаря этому явлению, в частности, вертикальная трещина при контроле прямым преобразователем ослабляет донный сигнал, в то время как эхосигнал от нее очень слабый. [c.25] В [428, докл. 1.28] М.В. Асадчая и др. сообщают о существовании и возможности использования подповерхностных вертикально поляризованных сдвиговых волн. [c.25] Вернуться к основной статье