含裂纹的受力试件对超声波传播路径的影响

时间:2016-2-25 9:53:00 来源:中国超声波网 添加人:admin

  几十年来,焦散线法作为一种。

  其中的(Ti、a2分别为主应力,7为沿((72)方向的折射率,n0为材料不受力时的折射率,71、B为应力-光学系数。

  在中,本文作者曾测量了环氧树脂、聚碳酸脂及有机玻璃的应力-光学系数,发现除聚碳酸脂的B值外,其它两种材料的4、S值及聚碳酸脂的4值均为负数因此,一般来说,光弹性材料的折射率随应力大而减小进一步考虑到方程(2)后可得结论:在裂纹尖端,材料的折射率最小,离裂尖越近的点,相应的折射率越小3.2声折射率及其变化在中,本文作者曾引入了声折射率的概念,并定义为速度。当取与试件相耦合的介质(如水、油等)为介质时,考虑到一般情况下,。  另外,在中,本文作者对于超声纵波在平面应力条件下还得到了下面公式或为声应力系数。

  可知又由于c'> 0间,所以,方程(11)表明,离裂纹尖端越近的点,声折射率越小,在裂纹尖端,声折射率最小。

  4含裂纹的受力试件对光波及声波传播路径的影响现在,让我们假设有一束平面光波及一束平面超声纵波沿z方向分别垂直入射于一含裂纹的受力试件前表面的上部及下部如所示。

  对于光波而言,由关系越远的点,其折射率越大,因此,光线达到6点并继续前行时,是由光疏媒质进入光密媒质,行进方向将偏向6点处等折射率曲面的法线方向进一步,当光线达到c点后,基于同样的理由,其行进方向将偏向c点处等折射率曲面的法线。最后,当光线达到试件后表面的e点并进入空气时,是由光密媒质进入光疏媒质其传播方向将偏离e点处试件表面的法线考虑到力的连续性将导致折射率变化的连续性,且越靠近裂纹(即2轴),试件的形状变化及折射率变化越大,因此,光线2的传播路径如所示。

  知,一般情况下,耦合介质的折射率大于试件的折射率,因此,超声波射线4由/点进入试件后,其行进方向将偏离/处试件表面的法线方向;达到3点并继续前行时,由于S上侧的折射率小于S下侧的折射率,因此,波射线的行进方向将偏离3点处等折射率曲面的法线方向;进一步,当波射线达到ft点时,基于同样的理由,波射线的行进方向将偏离/i点处等折射率曲面的法线方向。最后,当波射线达到试件表面上i点并进入耦合介质时,其传播方向将靠近i点处试件表面的法线方向。同样考虑到离裂纹越远,试件的形状变化及折射率变化越大,因此,波射线3的行进路径如所示。

  5结论与展望通过前面的讨论,不难得到这样的结论:一个含裂纹的受力试件,对于入射到其上的一束超声波而言,相当于一个“凹”透镜的作用;而对于入射到其上的一束超声纵波而言,却相当于一个“凸”透镜的作用。

  超声波传播路径的变化完全是由试件的形状及折射率的变化引起的,而试件形状及折射率的变化又是由相应的应力的变化引起的因此,只要确定了超声波传播路径的变化便有可能确定应力变化,或者说确定裂纹尖端的应力分布,特别是确定裂纹尖端附近的应力强度因子。

  上述结论的获得为解决这些问题打下了基础。

  1钱伟长,叶开沅。弹性力学。北京:科学出版社,19802陆毅中工程断裂力学。西安:西安交通大学出版社,

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