Podstawy ultradźwiękowych pomiarów stałych sprężystości w anizotropii

• Autorzy: Wilczyński A. P.

Warianty tytułu

EN

Basics for ultrasonic measurements of elasticity constants in anisotropic materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono podstawy fizyczne procesu rozchodzenia się zaburzeń falowych w ciałach stałych oraz podstawowe zależności dotyczące rozchodzenia się fal sprężystych w ośrodkach anizotropowych. Biorąc pod uwagę cel tego przedstawienia, czyli pomiary stałych sprężystości badanych materiałów, podany zapis jest specjalnie dostosowany do tego celu. Rozważono tu przypadek umożliwiający automatyzację pomiarów ultradźwiękowych, sprowadzający się do pomiarów tzw. metodą zanurzeniową, z użyciem dwóch głowic pomiarowych, z bezpośrednim pomiarem czasu przejścia sygnału. Przedstawione zależności są wystarczające do przeprowadzenia interpretacji badań, jednak poza związkami teoretycznymi istotne i trudne jest uzyskanie dostatecznie czułego układu pomiarowego o czułości nie gorszej niż 0,1 ns. Drugim istotnym problemem, przynajmniej w odniesieniu do niektórych stałych sprężystości, jest słabe uwarunkowanie matematyczne zagadnienia interpretacji wyników, kiedy klasyczne metody postępowania nie prowadzą do sensownych wyników. Z tego względu możliwość zastosowań przemysłowych rozwiązania szczegółowego metody postępowania nie została opisana.

EN

This paper presents the physical basis of the process of elastic waves motion in solids exhibiting anisotropic properties. As the presentation is supposed to serve in applications of wave theory to practical, possibly automated measurements, the description is purposefully destined for this aim. The selection of the so called immersion method is chosen, with separate transmitter and receiver gauges, as the possibly one which enables automated measurements. This evolves from the way of measuring only time differences between a free ultrasonic pulse run and the one going through the measured specimen, as proposed by Musgrave. Contact methods of measurements require firstly much more special equipment and also checking the actual contact of the specimen and the sensor, up to now done only manually. Furthermore the possible best accuracy of measurements, the zero-crossing method could not be easily applied. For pure research, when only a small number of specimens is tested and the testing is performed by highly qualified persons, the method of measurement is more arbitrary and use of other types of waves is possible, such as Love's surface waves, which in some cases lead to simple results. In such cases however automated measurements, preferable for industrial purposes are out of the question. The presented relations are sufficient for the measurement purposes but vital problems are the necessary accuracy of measurements of the order of 0.1 ns and the problem of weakly mathematically conditioned at least some of the elastic constants. The necessary accuracy with some difficulty can be finally obtained, but the method of calculation exceeds classical means and requires some special know-how and for industrial reasons will not be presented here.

Słowa kluczowe

PL

ultradźwięki; fale sprężyste; stałe sprężystości; pomiar; metoda zanurzeniowa; anizotropia; pomiar automatyczny

EN

ultrasonic measurements; elastic waves; elastic constants; immersion method; anisotropy; automatic measurement

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2006
• Tom: R. 6, nr 2
• Strony: 21--26
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys.

Twórcy

autor

Wilczyński A. P.

• Politechnika Warszawska, Instytut Mechaniki i Konstrukcji, ul. Narbutta 85, 02-524 Warszawa,

Bibliografia

• [1] Musgrave M.J.P., On the propagation of elastic waves in aelotropic media, Proc. Roy. Soc. 1954, A226, 339.
• [2] Markham M.F., Measurement of elastic constants by the ultrasonic pulse method, Composites 1970, 1, 145.
• [3] Schlengermann U., The Krautkramer Branson Booklet, Krautkramer Branson, Pensylwania 1980.
• [4] Lord D., The Determination of the Elastic Constants of Fibre Reinforced Composites by an Ultrasonic Method, Doctors Thesis, University of Leeds 1989.
• [5] Read B.E., Dean G.D., The Determination of Dynamic Properties of Polymers and Composites, Adam Hilger Ltd., Bristol 1978.