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日志

UT基础理论对声介质----受检件基本性质的假设

热度 24已有 731 次阅读2014-12-16 11:04

    这是今年11月初在远东网发表、又删除的日志。这次发表,又作了些修改。

序言

    UT----超声探伤,检查金属受检件,本来是很简单、很普通的事情,然而,上升到物理、力学理论,单就UT----超声探伤基础理论(而非包括超声测量的超声检测)而言,就很复杂了。为了理论上说得明白,说得过去,《美国无损检测手册. 超声卷(上)》第三章第二节开始就作了一些假设;我在他们假设的基础上,又增添了一些内容,作了注解和说明。希望此文UT基础理论的编写,有些用处。希望专家指正。

三个假设

受检件的真实情况,可能很复杂,但它们大体上应符合以下假设:

1               受检件是连续的、致密的、均匀的---非多孔性的,各部分成分、密度一致。\

梁注: 这是织构问题,也是建立本构方程的基础。金属受检件中可能有夹渣、气孔以及夹杂物等缺陷,在此,忽略不计。

2               受检件是各向同性---完全弹性的,且物体内无初始应力。

梁注:

1)根据声弹性理论,各向同性的材料,由于受应力影响,声速可能变为各向异性。对于同一个受检件是各向同性还是各向异性的,我认为: 可以因超声探伤和应力测量方法而有不同认识。

对于钢板的轧制方向,或焊接焊接残余应力引起声速,会有很微弱的各向异性,对UT--超声探伤方法而言,声速变化,对缺欠检出影响不大,可忽略不计---即讨论问题时,可仍认为受检件是各向同性的,忽略初始应力。

然而,对超声应力测量方法而言,认为上述受检件声速是各向异性的,还会因应力出现横波分裂现象---垂直入射引起的双(快、慢)折射。

2)“过盈配合” 引起高应力区,不符合上述假设了,它有特殊的反射回波。不符合“一般缺陷回波” 的规律了。这方面,香港黄建明先生有很好的经验。

3              受检件 三向尺寸通常均大于波长或远大于波长,习惯称为无限大介质

梁注:

1)由于仪器有盲区,加之从检测技术上说,“声时” 越短,误差越大,所以假定受检件三向尺寸足够大。

2)各国标准都规定了受检件(例如板和管焊缝母材)的最小厚度。

3)板厚与波长“相当” 的板波,不符这一假设,研究起来要比纵波、横波和表面波复杂多了。

2 三个说明

1)作了以上假设,声学家们才好用声学理论来解释UT中各种现象,计算声速等。

我的简单---模模糊糊的认识是:声压很小,引起的质点振动位移---振幅更微小,当然服从虎克定律;由于应力,可以引起应变,改变受检件的弹性模量和密度,所以,也改变了声速,出现声弹性理论。

(2)由于以上假设,可以认为UT受检件是非频散---非色散介质(即声速与频率无关的介质,只要波型相同,在该介质中,各种频率声波速度均相同)。因此,教材上所列出的纵波、横波和表面波的速度,既是超声波的相速度(某种波型单列--单相波的速度),又是它的群速度(同种波型几列波--几列频率不同波干涉叠加后的速度)。因为非频散介质的声速与声的频率无关。只有板厚与波长“相当” 的板波才是例外。

(3)作了以上假设,或有了以上前提,在讨论UT基础理或编写教材时,才较容易统一认识。


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