專利名稱：非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及超聲波測試裝置，特別是涉及非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置。
背景技術(shù)：
非金屬材料，如混凝土，是現(xiàn)代建筑工程中用量最大的建筑材料之一?；炷恋馁|(zhì) 量狀況直接關(guān)系到建筑結(jié)構(gòu)的安全。超聲波在混凝土中傳播時，其縱波速度的平方與混凝 土的彈性模量成正比，與混凝土的密度成反比。而混凝土強(qiáng)度的高低又與其密度有關(guān)，因此 根據(jù)超聲波傳播速度，即可求出混凝土強(qiáng)度，表征混凝土的質(zhì)量狀況與損傷程度。由于超聲 波測試具有快捷、方便、經(jīng)濟(jì)等特點，在混凝土的質(zhì)量及損傷檢測方面得到了深入研究和廣 泛應(yīng)用。但用超聲波測試的方法研究混凝土在荷載作用下的動態(tài)破壞過程目前還未見報 道?；炷恋确墙饘俨牧显诤奢d作用下的動態(tài)破壞過程中，由于超聲波測試面發(fā)生變 形，使常規(guī)超聲波測試無法完成。本申請通過研制一個混凝土材料等非金屬材料破壞過程 超聲波測試輔助裝置，克服上述困難，使測試混凝土材料破壞過程成為可能。同時通過輔助 裝置還可消除由于試件在破壞過程中引起試件變形帶來的測試誤差?？蓪崿F(xiàn)混凝土等非金 屬材料在荷載作用下的動態(tài)破壞過程方便、快捷、準(zhǔn)確地測試。

發(fā)明內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題本發(fā)明解決的技術(shù)問題為在用超聲波測試非金屬材料在經(jīng)歷荷載并發(fā)生破壞時， 在原有的非金屬超聲波檢測儀基礎(chǔ)上增加非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置，可以 測試非金屬材料破壞過程。技術(shù)方案—種非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置，其特征在于由框架、第一超聲波 探頭套筒、第二超聲波探頭套筒加載裝置、力傳感器、力顯示器組成；在框架內(nèi)沿框架中心 軸方向依次設(shè)有力傳感器，第二超聲波探頭套筒，第一超聲波探頭套筒和加載裝置；力傳感 的一端固定于框架內(nèi)，力傳感器的另一端與第二超聲波套筒連接，力顯示器設(shè)于力傳感器 上；加載裝置的一端穿過框架，加載裝置的另一端連接第一超聲波探頭套筒。所述的第一超聲波套筒和第二超聲波套筒與試件相接觸的端面為平面。所述的試件為混凝土材料、木材或石材。加載裝置為加載手輪。工作原理框架支撐整個輔助裝置，并將整個輔助裝置安裝在被測試件上。第一和 第二超聲波探頭套筒分別連接非金屬超聲波檢測儀的發(fā)射探頭和接收探頭。加載裝置用于 在測試過程中調(diào)節(jié)作用于超聲波探頭套筒上的力，并使其保持為恒定值。力傳感器和力顯 示器用于測試和顯示作用于超聲波探頭上力的大小。在原有的非金屬超聲波檢測儀基礎(chǔ)上增加非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置，可以測試非金屬材料破壞過程超聲波波速 的變化，從而測試非金屬材料破壞過程。有益效果加載裝置用于在測試過程中調(diào)節(jié)作用于超聲波探頭上的力，并使其保持為恒定值。本發(fā)明可用于非金屬材料在經(jīng)歷荷載并發(fā)生破壞時的超聲波測試，在原有的非金 屬超聲波檢測儀基礎(chǔ)上增加非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置，可以測試非金屬材 料破壞過程超聲波波速的變化，從而測試非金屬材料破壞過程。本發(fā)明操作簡單，價格低 廉，維修方便。裝置可廣泛應(yīng)用于非金屬材料在經(jīng)歷荷載并發(fā)生破壞時的超聲波測試設(shè)備。本發(fā)明所述非金屬材料為材料力學(xué)中材料的概念。本案的非金屬材料包括混凝 土、木材、石材三種典型材料。


圖1為本發(fā)明非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置實施例1的剖視圖；其中1_框架；2-超聲波探頭套筒；3-加載手輪；4-力傳感器；5-力顯示器；6_試 件；圖2超聲波探頭安裝力對試件波速的影響；圖3不同荷載作用下超聲波波速變化曲線；圖4凍融混凝土不同荷載作用下超聲波波速變化曲線
五具體實施例方式實施例1一種非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置，其特征在于由框架1、第一超聲波 探頭套筒2、第二超聲波探頭套筒9、加載裝置3、力傳感器4、力顯示器5組成；在框架內(nèi)沿 框架中心軸方向依次設(shè)有力傳感器4，第二超聲波探頭套筒9，第一超聲波探頭套筒2和加 載裝置3 ；力傳感器4的一端固定于框架1內(nèi)，力傳感4的另一端與第二超聲波套筒9連接， 力顯示器5設(shè)于力傳感器4上；加載裝置3的一端穿過框架1，加載裝置3的另一端連接第 一超聲波探頭套筒2。所述的第一超聲波套筒2和第二超聲波套筒9與試件6相接觸的端 面為平面。所述的試件6為混凝土材料、木材或石材。所述的加載裝置3為加載手輪。圖1所示框架支撐整個輔助裝置，并將整個輔助裝置安裝在被測試件上。超聲波 探頭套筒用于安裝非金屬超聲波檢測儀的發(fā)射探頭和接收探頭。加載手輪用于在測試過程 中調(diào)節(jié)作用于超聲波探頭上的力，并使其保持為恒定值。力傳感器和力顯示器用于測試和 顯示作用于超聲波探頭上力的大小。試件包括混凝土材料、木材、石材。在原有的非金屬超 聲波檢測儀基礎(chǔ)上增加非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置，可以測試非金屬材料破 壞過程超聲波波速的變化，從而測試非金屬材料破壞過程。本實施例中力傳感器4為江蘇聯(lián)能電子科技公司生產(chǎn)的CL-YB-7/100K型力傳感 器；力顯示器5為江蘇聯(lián)能電子科技公司生產(chǎn)的YE4865型數(shù)字顯示器；非金屬超聲波檢測 儀為北京智博聯(lián)科技有限公司生產(chǎn)的ZBL-U520非金屬超聲波檢測儀。實施例2
圖1所示框架支撐整個輔助裝置，并將整個輔助裝置安裝在被測試件上。超聲波 探頭套筒用于安裝非金屬超聲波檢測儀的發(fā)射探頭和接收探頭。加載手輪用于在測試過程 中調(diào)節(jié)作用于超聲波探頭上的力，并使其保持為恒定值。力傳感器和力顯示器用于測試和 顯示作用于超聲波探頭上力的大小。在原有的非金屬超聲波檢測儀基礎(chǔ)上增加非金屬材料 破壞過程超聲波測試輔助裝置，可以測試非測試混凝土在荷載作用下的動態(tài)破壞過程時， 要使超聲波探頭始終處于較好的測試狀態(tài)，需在探頭上施加一定的力。所研究的混凝土試 件為150mmX150mmX 150mm的立方體C20試件，齡期為15個月。現(xiàn)讓混凝土試塊不受荷載的 作用，測試由于超聲波探頭安裝時的作用力引起的試件超聲波的變化，測試結(jié)果見圖2。由 圖2可知，超聲波探頭安裝時的作用力會引起試件超聲波的變化。為消除此影響，可用加載 手輪在測試過程中調(diào)節(jié)作用于超聲波探頭上的力，并使其保持為恒定值?；炷羷討B(tài)破壞過程的超聲波測試首先采用混凝土試件為150mmX150mmX 150mm 的立方體C20試件，齡期為15個月?；炷羷討B(tài)破壞過程由WAW-E2000微機(jī)控制電液伺服 萬能試驗機(jī)在混凝土試件上施加垂向荷載產(chǎn)生。為更好地體現(xiàn)混凝土動態(tài)破壞過程，試驗 機(jī)的加載采用位移控制模式。用萬能材料試驗機(jī)在垂直方向施加不同的荷載100KN、200KN、 300KN、350KN、420KN、460KN、500KN、、560KN、680KN、740KN、800KN、900KN、940KN、980KN(最 大破壞荷載)時，試件的超聲波波速分別為3233km/s、3205km/s、3000km/s、2930km/s、 2259km/s、2273km/s、2273km/s、2273km/s、1894km/s、1866km/s、1838km/s、1720km/s、 1652km/s、1045km/s。測試結(jié)果見圖3。試驗結(jié)果可明確表示非金屬材料在經(jīng)歷荷載并發(fā)生 破壞過程超聲波波速的變化，從而表示非金屬材料在經(jīng)歷荷載并發(fā)生破壞的過程。使用同上相同的混凝土 150mmX150mmX 150mm的立方體C20試件，齡期為15個月。 在測試前將試件凍融25次。測試試件在不同荷載下的超聲波波速，見表1。試件的最大破 壞荷載為630KN，相應(yīng)的變化曲線見圖4。表1.凍融混凝土不同荷載作用下超聲波波速
荷載/KN100200300400450500550
超聲波波速/m/s3024297629302779271726662586荷載/KN600630620600580570560超聲波波速/m/S2483232918941838966962952 由表1及圖4可知，混凝土的超聲波波速隨混凝土的破壞程度不斷增大而減小。由 此可表示混凝土的動態(tài)破壞過程。從圖4還可知采用超聲波法不僅可以測試普通混凝土的 動態(tài)破壞過程，而且還可以測試凍融混凝土的動態(tài)破壞過程。
權(quán)利要求
一種非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置，其特征在于由框架(1)、第一超聲波探頭套筒(2)、第二超聲波探頭套筒(9)加載裝置(3)、力傳感器(4)、力顯示器(5)組成；在框架內(nèi)沿框架中心軸方向依次設(shè)有力傳感器(4)，第二超聲波探頭套筒(9)，第一超聲波探頭套筒(2)和加載裝置(3)；力傳感器(4)的一端固定于框架(1)內(nèi)，力傳感(4)的另一端與第二超聲波套筒(9)連接，力顯示器(5)設(shè)于力傳感器(4)上；加載裝置(3)的一端穿過框架(1)，加載裝置(3)的另一端連接第一超聲波探頭套筒(2)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置，其特征在于 所述的第一超聲波套筒(2)和第二超聲波套筒(9)與試件(6)相接觸的端面為平面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置，其特征在于 所述的試件(6)為混凝土材料、木材或石材。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置，其特征在于 所述的加載裝置(3)為加載手輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及超聲波測試裝置，特別是涉及非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置。一種非金屬材料破壞過程超聲波測試輔助裝置，其特征在于由框架、第一超聲波探頭套筒、第二超聲波探頭套筒、加載裝置、力傳感器、力顯示器組成；在框架內(nèi)沿框架中心軸方向依次設(shè)有力傳感器，第二超聲波探頭套筒，第一超聲波探頭套筒和加載裝置；力傳感的一端固定于框架內(nèi)，力傳感器的另一端與第二超聲波套筒連接，力顯示器設(shè)于力傳感器上；加載裝置的一端穿過框架，加載裝置的另一端連接第一超聲波探頭套筒。本發(fā)明可用于測試非金屬材料破壞過程超聲波波速的變化，從而測試非金屬材料破壞過程。
文檔編號G01N29/07GK101915807SQ20101022545
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者王京榮, 王山山, 管英杰, 邱玲 申請人:河海大學(xué)