声弹性法

实验应力分析方法的一种,它是利用超声剪切波的双折射效应测量应力的方法。超声波在有应力的介质中传播时,其剪切波沿两个主应力方向发生偏振,这两种偏振波以不同的速度传播。实验结果和理论分析得到的应力-声学定律是,沿主应力方向的两个超声剪切波的速度差和两个主应力之差成正比。这个比例系数称为声弹性系数,它和材料的弹性常数有关。这种现象和透明材料的光弹性效应相似,可以用来进行应力测量。声弹性方法的主要优点是可以测量非透明材料中的应力,特别是金属内部的应力。

1940年,发现胶质溶液中的声学双折射现象。50年代初,又发现各向同性的材料有应力时呈现声学的各向异性。传播能力较强的超声波通过材料会发生超声剪切波的双折射效应。这两个超声剪切波的相位差非常微小,无法象光弹性那样采用干涉方法进行分析。因此,通常采用示波器记录的方法:用钛酸钡陶瓷晶片将超声剪切波传给试件,通过透射或反射的方式,接收反映试件应力状态的两个偏振的超声波信号,然后将信号放大并进行测量。如采用超声脉冲回波技术和功率谱分析等方法,可以提高测量精度。

声弹性应力测量技术已进入实验研究阶段。已测出钢、铝等材料的声弹性系数以及晶粒大小带来的影响。由于应力分离技术尚未解决,故尚未用于复杂构件的应力分析。