Ultradźwiękowe badania nieniszczące własności mechanicznych cienkich elementów konstrukcyjnych

Lewi, A.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Ultradźwiękowe badania nieniszczące własności mechanicznych cienkich elementów konstrukcyjnych

Autorzy

Lewi A.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

http://prace.ippt.gov.pl/

Identyfikatory

Warianty tytułu

Języki publikacji

Abstrakty

Praca poświęcona jest opracowaniu nowych metod ultradźwiękowych badań nieniszczących własności mechanicznych materiałów konstrukcyjnych. Wskazano możliwości ich zastosowania do badań elementów cienkościennych z metali i stopów technicznych. Główną uwagę zwrócono na identyfikację parametrów wytrzymałościowych na podstawie wyników pomiarów prędkości fal ultradźwiękowych i oszacowanej liczby Poissona. Z równań modelowych udało się ustalić stosunek dwóch wytrzymałości - na rozciąganie i na ściskanie i interpolować wykresy odkształcania. Zbadano wpływ temperatury i prędkości obciążenia i wytłumaczono anomalię Wertheima oraz paradoksu Nadaia. Zbadano także kruchość stali w wysokich temperaturach celem wyznaczenia temperatury maksymalnej plastyczności. Opracowano metody dla oszacowania temperatury przejścia stali w stan kruchy wskutek ochłodzenia. Ultradźwiękowe badania refraktometryczne udoskonalono opracowaniem dwóch nowych metod badań immersyjnych w oparciu o fale pseudopłytowe i pseudopowierzchniowe. Wyprowadzono zbieżne algorytmy dla obliczeń numerycznych, przy pomocy, których udało się zidentyfikować z wysoką dokładnością wartości prędkości fal podłużnych i poprzecznych w cienkich elementach konstrukcyjnych. Na zakończenie przeprowadzono analizę zjawisk niestateczności odkształcania plastycznego oraz nadplastyczności na podstawie teorii kwantowego rozkładu stałych sprężystości.

The monograph is dedicated to developing new methods for ultrasonic nondestructive testing of the mechanical properties of the materials. Their potential use in the study of thin elements of technical metals and alloys has been described. The main attention is focused on identifying compresive and tensile strength parameters of the measured velocities of longitudinal and transverse ultrasonic waves and Poisson's ratio. Equations of the model can determine the ratio of ultimate tensile and compressive stresses and interpolate stress-strain curve. The effects of temperature and speed of deformation upon elastic constants have been studied and Wertheim's anomaly and Nadai's paradox have been explained. The effects associated with high temperature and brittle of steel in order to determine its maximum temperature plasticity have been researched, too . A method for calculating the Transition Temperature of brittle behaviour on cooling has been discovered. Ultrasonic critical-angle refractometry has been improved by developing two new methods based on leaky Raileigh or Lamb waves. Equations of numerical algorithms converges to identify the longitudinal and transverse ultrasonic waves with high accuracy.have been derived. In conclusion, the phenomena connected with plastical instability of deformation and superplasticity of metals in terms of the theory of multiple elasticities have been analyzed.

Słowa kluczowe

mechanika konstrukcje wytrzymałość materiałów ultradźwięki

mechanics mechanics of materials ultrasounds

Wydawca

Instytut Podstawowych Problemów Techniki PAN

Czasopismo

Prace Instytutu Podstawowych Problemów Techniki PAN

Rocznik

2010

Tom

nr 1

Strony

3--185

Opis fizyczny

Bibliogr. 130 poz.

Twórcy

autor

Lewi A.

Bibliografia

1. Werkstoffkunde Eisen und Stahl; Teil 1: Grundlagen der Festigkeit der Zähigkeit und des Bruchs; Verlag Stahleisen mbH, Düsseldorf, 1983, s.566.
2. Honeycombe R.W.K.: The plastic deformation of metals; Butler &Tanner Ltd, London, 1985, p.408.
3. Reiner M.: Rheology; Springer Verlag, Berlin-Göttingen-Heidelberg, 1958, s.223.
4. Dobrzański L., R.Nowosielski: Metody badań metali i stopów, t.1 Badania właściwości fizycznych; WNT, Warszawa, 1987r., s.245.
5. Feltham P.: Deformation on strength of materials; Butterworths, London, 1966, p.120.
6. Katarzyński S., S.Kocańda, M.Zakrzewski: Badanie własności mechanicznych metali; PWT, Warszawa, 1956r., s.453.
7. Angelova D.: Fizika na metalite - sravnitelni analizi; Izd. HMU, Sofia, 1999g., s.280.
8. McClintock F.A., A.S.Argon: Mechanical Behavior of Materials; Addison-Wesley Publ.Ltd., Massachusetts-USA, 1966, p.443.
9. Ashby M., D.Jones: Materialy inżynierskie; WNT, Warszawa, 1995 r., s.338.
10. Werkstoffprüfung; VEB Deutsche Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1979, s.448.
11. Johnson W., P.Mellor: Engineering Plasticity; Van Nostrand Reinhold Comp., London, 1972, p.428.
12. Jaoul B.: Etude de la Plasticité et Application aux Metaux; Villars, Paris, 1964, p.340.
13. Prager W.: Fundamental theorems of new mathematical theory of plasticity; Duke Math. Journal, 1942, v.9, pp.228-233.
14. Hartig E.K.: Der Elasticitätsmodul des grades Stabes als Funktion der spezielischen Beanspruchung; Civilingenior, 1893, v.39, s.113-138.
15. Mehmke R.: Zum Gesetz der elastischen Dehnungen; Zeischrift der Math. Und Physik; Leipzig, 1897, v.42, s.327-338.
16. Kohlrausch F.: Fizyka laboratoryjna t.1, t.2; PWN, Warszawa, 1961r., s.951.
17. Allaire G.: Schape Optimization by the Homogenization Method; Springer Ltd., New York, 2002, p.169.
18. Milton G.: The Theory of Composites; Cambridge University Press, 2002, p.531.
19. Sobczyk K.: Reconstruction of random material microstructures: patterns of maximum entropy; Probabilistic Engineering Mechanics, 2003, v.18, №4, pp.278-287.
20. Volterra V.: Leçons sur la théorie mathématique de la lutte pour la vie; Gauthier-Villars, Paris 1936, p.182.
21. Bell J.: Mechanics of Solids I, in Encyclopedia of Physics v.VIa/1; Springer Verlag, Berlin-New York, 1973, p.600.
22. Wertheim G.: Mémoire sur la torsion; Premiere Partie, Annales de Chimie et de Physique, troisiéme série, 1857, v.50, pp.195-321.
23. Bridgman P.W.: The Physics of High Pressure; The McMillan Co Publ., New York, 1949, p.431.
24. Grüneisen E.A.: Die elastischen Konstanten der Metalle bei kleinen Deformationen; Annalen der Physik und Chemie, 1907, vierte serie, t.22, s.801-851.
25. Reinhart J., J.Pearson: Behavior of metals under impulsive loads; The Amer. Soc. for Metals Publ., Ohio, 1954, p.296.
26. Kirpičev M.V.: Teorija podobija; Izd. AN SSSR, 1953r., s.576.
27. Kocanda S.: Zmęczeniowe pękanie metali, WNT, Warszawa, 1985r., s.486.
28. Kogaev V., N.Machutov, A.Gusenkov: Razčety detalej mašyn i konstrukcii na pročnost’ i dolgovečnost’; Izd. „Mašinostroenie”, Moskva, 1985r., s.224.
29. Wertheim G.: Note sur l’influence des basses temperatures sur l’élasticite des métaux; Annales de Chimie et de Physique, 1844, v.15, pp.114-120.
30. Robertson T.S.: Propagation of Brittle Fracture in Steel; J.Iron and Steel Inst., 1953, v.175, №12, pp.361-386.
31. Butnicki S.: Spawalność i kruchość stali; WNT, Warszawa, 1979r., s.342.
32. Presnjakov A., V.Červjakova: Priroda provalov plastyčnosti u metaličeskich splavov; Izd.AN „Nauka”, Alma-Ata, 1970r., s.193.
33. Savickij E.: Vlijanie temperatury na mechaničeskie svojstva metallov i splavov; Izd. AN SSSR, Moskva, 1957r., s.294.
34. Zucker Ch.: Elastic constants of aluminium from 20°C to 400°C; Jour. Acoust. Soc. Am., 1955, v.27, №2, pp.318-320.
35. Bock A.M.: Über des Verhältnis des Quercontraction zur Längendilationen bei Stäben von verschiedenen Metallen als Funktion der Temperatur; Annalen der Physik und Chemie, Neue Folge, 1894, v.52, s.607-620.
36. Schäfer Cl., L.Bergmann: Neue Interferenzerscheinungen an schwingenden Piezoquarzen; Sitz. Berl. Akad. Wiss., Berlin, 1934, s.192-193.
37. Baker G., P. Graves-Morris: Padé Approximants; Addison-Wesley Publ. Co., London, 1981, p.341.
38. Nicolis G., I. Prigogine: Self-Organization in Non-Equilibrium Systems; J.Wiley & Co. Publ., New York, 1977, p.247.
39. Köster W.: Die Querkontraktionszahl im periodischen System; Z. Elektrochemie, 1943, v.49, s.233-237.
40. Lea F.Ch.: The effect of temperature on some of the properties of metals; Engineering, 1922, v.113, pp.829-832.
41. Przybyłowicz K.: Metaloznawstwo; WNT, Warszawa, 1997r., s.538.
42. Guljaev A.P.: Metallovedenie; Izd.„Metallurgija“, Moskva, 1977r., s.646.
43. Bell J.F.: An experimental study of instability phenomena in the initiation of plastic waves in long rods; Proc. Symposium on the Mechanical Behavior of Materials under Dynamic Loads, San-Antonio, Texas, 1967, pp.10-20.
44. Pellini W.S., P.P.Puzak: Fracture Analysis Diagram Procedures for the Fracture-Safe Engineering Design of Steel Structures; Welding Res. Council Bulletin №88, 1963, p.187.
45. Peterson R.E.: Stress concentration factors; J.Wiley&Sons Publ., New York, 1974, p.302.
46. Soderberg C.R.: Working Stresses; Trans. ASME, 1930, v.52, Part.1, pp.52-54.
47. Popov K.V., V.G.Savickij: Nizkotemperaturnaja chrupkost’ stali i detalej mašin; Izd. „Mašinostroenie”, Moskva, 1969r., s.191.
48. Stroh A.N.: A theory of the fracture of metals; Advantes in Physics, 1957, v.6, №24, pp.21-28.
49. Technische Universität Claustahl: Kontaktstudium Umformtechnik, Teil II, Kaltwalzen auf flacher Bahn, November, 1981, s.298.
50. Zener Cl.: Elasticity and Anelasticity of Metals; Univ. of Chicago Press, 1948, p.829.
51. Voigt W.: Lehrbuch der Kristallphysik; Teubner Verlag, Leipzig, 1928, s.947.
52. Reuss A.: Berechnung der fliessgrenze von Mischkristallen auf Grund der Plastizitätsbedingung für Einkristalle; Z. angew. Math. Mech.; 1929, Bd.9, s.49-57.
53. Kittel Ch.: Introduction to solid state physics; J.Wiley&Sons Publ., New York, 1961, p.523.
54. Livšic B., V.Krapošin, J.Lineckij: Fizičeskie svojstva metallov i splavov; Izd. „Metalurgija”, Moskva, 1980r., s.320.
55. Adamesku R., P.Geld, E.Mitjušov: Anizotropija fizičeskich svojstv metallov: Izd. „Metalurgija”, Moskva, 1985r., s.136.
56. Savickij E., G.Burchanov: Metallovedenie splavov tugoplavkich i redkich metallov; Izd. „Nauka”, Moskva, 1971r., s.356.
57. Varikaš V., J.Hačatrjan: Izbranye zadači po fizike tverdogo tela; Izd. „Vyš. škola”, Minsk, 1969r., s.272.
58. Wassermann G., J.Grewen: Texturen metalischer Werkstoffe; Springer Verlag, Berlin, 1962, s.655.
59. Nicolis G., I.Prigogine: Exploring complexity – An Introduction; W.H.Freeman &Co Publ., New York, 1989, p.344.
60. Lewi A.: Refraktometrični metodi za opredeljane na koeficienta na Poisson v t’nki konstrukcionni elementi; VI Kongres po mechanika; Varna, 1989g., s.151-154.
61. Rinehart J., J.Pearson: Behavior of metals under impulsive loads; ASTM Publ., Cliveland, Ohio, 1954, p.296.
62. Cristescu N.: Dynamic Plasticity; North Holland Publ., Amsterdam, 1967, p.541.
63. Nicolas T.: in Impact Dynamics, Ed. J.Zukas; J.Wiley&Sons Inc., New York, 1982, p.296.
64. Malvern L.E.: in Behavior of Materials Under Dynamic Loading, Ed. N.Huffington Jr.; ASME Publ., New York, 1965, p.81.
65. Hopkins H.G.: in Engineering Plasticity, Eds. J.Heyman, F.Leskie; Cambridge Univ. Press, Cambridge, 1968, p.277.
66. Sokolov L.: Soprotivlenie metallov plastičeskoj deformacii; GNTI, Moskva, 1963g., s.284.
67. Nadai A., M.Manjoine: High speed tension tests at elevated temperatures; Trans.Am.Soc.Mech.Eng. ASME 63, 1941, v. A, pp.77-91.
68. Herzberg R.W.: Fracture Mechanics of Engineering Materials; McGrow-Hill Co. Publ., New York, 1980, p.574.
69. Obraz J.: Ultradżwięki w technice pomiarowej; WNT, Warszawa, 1983, s.470.
70. Bąk R., T.Burczyński: Wytrzymałość materiałów z elementami ujęcia komputerowego; WNT, Warszawa, 2001r., s.585.
71. Cannard G., J.Carracilli, J.Prost, Y.Vénec: Auscultation dynamique des superstructures par les methods classiques; Rapport de recherché №34, Publ. Lab. Central des Ponts et Chaussees, Paris, 1974, p.129.
72. Björck Å., G.Dahlquist: Metody numeryczne; PWN, Warszawa, 1987r., s.546.
73. Hadasik E.: Przetwórstwo metali. Plastyczność a struktura; WPŚ, Gliwice, 2006r., s.486.
74. Ngoc T., W.Mayer: Ultrasonic nonspecular reflectivity near longitudinal critical angle; J. Appl. Phys., v.50, №12р 1979, pp.7948-7951.
75. Deputat J.: Badania ultradżwiękowe – podstawy; Wyd. Inst. Met. Żelaza im. St.Staszica, Gliwice, 1980r., s.358.
76. Viktorov I.: Rayleigh and Lamb waves. Physical Theory and Applications; Plenum Publ., New York, 1967, p.386.
77. Nickerson R.: Wave propagation theory for ultrasonic testing; VII Int. Conf. on NDT, Warsaw-Poland, 1973, vol.1, Ref. C-14, pp.321-337.
78. Pitts L., T.Plona, W.Mayer: Theory of Nonspecular Reflection Effects for an Ultrasonic Beam Incident on a Solid Plate in a Liquid; IEEE Trans. on Sonic and Ultrasonics, 1977, v. SU-24, №2, pp.101-109.
79. Nowacki W.: Teoria sprężystości; PWN, Warszawa, 1970r., s.613.
80. Becker F., R.Richardson: in Research Technique in NDT, Ed. R.Sharpe; Academic Press Publ., New York, pp.91-130.
81. Tiersten H.: Elastic Surface Waves Guided by Thin Films; J. Appl. Physics, 1969, v.40, №2, pp.770-791.
82. Bertoni H., T.Tamir: Unified Theory of Rayleigh-Angle Phenomena for Acoustic Beam at Liquid-Solid Interfaces; J. Appl. Physics, 1973, v.2, №4, pp.157-172.
83. Brekhovskikh L.: Waves a Layered Media; Academic Press, New York, 1960, p.395.
84. Pitts L., T.Plona, W.Mayer: Theoretical similarities of Rayleigh and Lamb modes of vibration; J. Acous. Soc. Am., 1976, v.50, №2, pp.374-377.
85. Ewing W., W.Jardetsky, F.Press: Elastic waves in layered media; McGraw Hill Publ., New York, 1957, pp.124-245.
86. Brokowski A.: Pomiar prędkości fal ultradżwiękowych w cienkich płytach; VIII KKBN, Kazimierz, 1978r., s.79-80.
87. Merkulov L.: Zatuchanie normalnych voln v plastynach, nachodjaščichsja v żidkosti; Akustičeskij żurnal, 1964g., t.X, №2, s.206-212.
88. Schoch A.:Der Schalldurchgang durch Platten;Acustica,1952,v.2,s.1-17.
89. Krautkrämer J., H.Krautkrämer: Werkstoffprüfung mit Ultraschall; Springer Verlag, München, 1961, s.472.
90. Brokowski A.: Odbicie fal ultradżwiękowych przy krytycznych kątach padania; OSA-80, Warszawa-Pulawy, 1980r., s.142-147.
91. Deputat J.: Strukturalna czułość tłumienia i prędkości fal ultradżwiękowych; IX KKBN–Frombork, Warszawa, 1979r., s.29-44.
92. Brokowski A., J.Deputat: Refraktometryczne badania materiałów; V KKBN, Koszalin, 1976r., s.84-94.
93. Jakovkin I.: Akustični i elektromagnitni psevdopov’rchnostni valni v poluprostranstvo i sloisti sistemi; Fiziko-matamatičesko spisanie na BAN, Sofia, 1985g., t.27, №1, s.12-25.
94. Śliwiński A.: Ultradźwięki i ich zastosowanie; WNT, Warszawa, 2001r., s.453.
95. Szelążek J.: Refraktometria ultradźwiękowa; XXXIV KKBN, Zakopane, 24-27.11.2005r., s.85-94.
96. Gutkiewicz P., S.Mackiewicz, J.Szelążek : Ultradźwiękowe badania refraktometryczne; Mat. XIV Seminarium Nieniszczące Badania Materiałów, Zakopane, 4-7.03.2008r., s.165-173.
97. Perzyna P., R.Pęcherski : Analiza wpływu prędkości odkształcenia na zniszczenie plastyczne metali; Prace IPPT-PAN, Warszawa, 1979r., s.27.
98. Lewi A.: Ultrazvukov refraktometričen kontrol na kačestvoto na listovite materiali s valni na Lamb; Proc. Rousse Univ. A.Kančev, 1988g., seria 7, №31, Bułgaria, s.21-24.
99. Blicharski M.: Wstęp do inżynerii materiałowej; WNT, Warszawa, 2003r., s.489.
100. Bednarski T.: Zarys mechaniki plastycznego płynięcia, Część I i II; Instytut Obróbki Plastycznej, Poznan, 1991r., s.564.
101. Adamczyk J.: Metaloznawstwa teoretyczne, Część III, Wlasności mechaniczne; Wyd. Pol. śląska , Gliwice, 1989r., s.488.
102. Hull D.: Dyslokacje ; PWN, Warszawa, 1982r., s. 583.
103. Grabski M.: Nadplastyczność strukturalna metali; Wyd. „śląsk”, Katowice, 1972r., s. 246.
104. Kajzer S., R.Kozik, A.Wawrzynek, R.Wusatowski: Podstawy odkształcenia plastycznego metali; Skr. Uczalniane Pol.śląskej, №1832, Gliwice, 1994r., s. 312.
105. Nadai A.: Theory of Flow and Fracture of Solids; vol.1,vol.2, New York, Mc Graw Hill Book Comp. Inc., 1950, pp.645.
106. Benallal A., T.Berstad, T.Borvik, A.Clausen, O.Hopperstad: Dynamic strain aging and related instabilities: experimental, theoretical and numerical aspects; European Journal of Mechanics A/Solides, 2006, v.25, pp.397-424.
107. Zaiser M., P.Hahner: Oscillatory models of plastic deformation: theoretical concepts; Phys. Stat. Sol. (B), 1997, v.199, pp.267-330.
108. Obst B., A.Nyilas: Time-resolved flow stress behaviour of structural materials at low temperatures; Advance in Cryogenic Engineering (Materials), 1998, v.44, pp.331-338.
109. Sinisa D.: Dynamic strain aging and plastic instabilities; Jour. Mech. Phys. Solids, 1995, v.43, №5, pp.671-700.
110. Rizzi E., P.Hahner: On the Portevin-Le Chatelier effect: theoretical modeling and numerical results; Int. Jour. of Plasticity, 2002, №4, pp.109-121.
111. Cottrell A., B.Bilby: Mechanism for the growth of deformation twins in crystals; Phil. Mag., 1951, v.42, pp.573-581.
112. Obst B., A.Nyilas: Experimental evidence on the dislocation mechanism of serrated yielding in f.f.c. metals and alloys at low temperatures; Material Science and Engineering, 1991, A137, pp.141-150.
113. Spychalski W., J.Mizera, K.Kurzydłowski: On a quantitative description of Portevin-Le Chatelier effect by means of the wavelet analysis; Archiwum Nauki o Materialach, 2003r., t.24, №2, s.101-111.
114. Bednarek S., A.Łukaszek-Sołek, J.Sińczak: Modelowanie numeryczne wpływu prędkości odkształcania na parametry procesu kucia felgi koła samolotu; Obróbka Plastyczna Metali, 2008r., t.XIX, №2, s.15-20.
115. Kinslov R. et al.: High-Velocity Impact Phenomena; Academic Press, New-York and London, 1970, pp.423.
116. Jurczak W.: Wpływ prędkości odkształcania na właściwości mechaniczne stopu Al Zn5 Mg2 Cr Zr i stali kadłubowej kat.A; Zeszyty Naukowe AMW, rok XLVIII, №4, 2007r., s.37-46.
117. Cudny K., Z.Powierza: Wybrane zagadnienia odporności udarowej okrętów; WSMW, Gdynia, 1978r., s. 438.
118. Burzyński W.T.: Studium nad hipotezami wytężenia; Akademia Nauk Technicznych, Lwów, 1928r.
119. Vainštein A., B.Gal’perin, V.Striżak, L.Kuznecov, S.Stepanov: Opredelenie postojannych uprugosti monokristallov čerez techničeskie postojannye polikristallov; Fizika metallov i metallovedenie (FMM), 1983r., t.55, vyp.1, s.193-195.
120. Šutilov V. A. : Osnovy fiziki ultrazvuka; Izd.Leningrad. Uniwersiteta, Leningrad, 1980g., s.274.
121. Mechanical behavior of materials under dynamic loads; Springer Publ., New York, 1968, pp.413.
122. Timoshenko S., J.Goodier: Theory of Elasticity; McGraw Hill Publ., New York, 1951, pp. 543.
123. Backofen W.: Deformation Processing; Addison-Wesley Publ. Co., Massachusetts, USA, 1977, pp.288.
124. Cegielski E.: Wytrzymałość materiałów.Teoria, przykłady, zadania; t.2, Wyd. Pol. Krakowskiej, 2006r., s.210.
125. Schmid E., W.Boas: Kristallplastizität, Berlin,1935, s.277.
126. Presnjakov A., R.Aubakirova: Sverchplastičnost’ metalličeskich materialov ; Izd.AN „Nauka“, Alma-Ata, 1982g., s.232.
127. Langenberg K.-J., R.Marklein, K.Mayer: Theoretische Grundlagen der zerstörungsfreien Materialprüfung mit Ultraschall; DGZfP, Oldenburg Wissenschaftsverlag, 2009, s.648.
128. Imamura T.: Measuring method for the mechanical anizotropy of solids by water immersion ultrasonic sing-around method; Proc. WCU 2003, Paris, 7-10.09.2003, pp.769-772.
129. Kłosowski P., K.Woźnica: Nieliniowe lepkoplastyczne prawa konstytutywne w wybranych zastosowaniach analizy konstrukcji; Wyd. Politechniki Gdańskiej, Gdańsk, 2007r., s.225.
130. Orden R.W.: Non-linear elastic deformations; Dover Publ., Mineola, New York, 1997, pp.532.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPB4-0049-0007