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材料的谐振声谱表征法(MCRAS)

来源: | 发布日期:2022-08-05

        谐振声谱表征法(Material Characterization by Resonance Acous-tic Spectroscopy,MCRAS)是指从各向同性弹性体的形状函数测量结果,提取出有关材料弹性性质的信息。在MCRAS中,借助计算机迭代算法,通过使实测和计算所得的形状函数的频率相匹配,从而可以得到固体弹性圆柱体工件的弹性性能。


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图9-4 铝棒计算所得的形状函数    

10增加1%时谐振频率的变化 

                

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图9-5  铝棒计算所得的形状函数

11增加1%时谐振频率的变化


        实践表明,所有的谐振频率都对剪切波速度10(因此还有拉密常数12)的扰动有一定的敏感性,但只有部分谐振频率对纵波速度11(因此还有拉密常数12)的变化敏感,如图9-4和图9-5所示。采用MCRAS,通过迭代算法,利用谐振频率对10变化的高度敏感性,可以计算出相应的1011的值也可以采用类似方法加以确定。

       采用MCRAS和时间渡越测量法( time-of-flight measurement)分别对铝和钢样品的弹性性能进行了检测,结果见表9-1。表中数据下面的括号中给出了相速度测量的不确定度。所用的铝棒和钢棒尺寸分别为137.67mmx280mm和138.02mmx300mm。采用与试样同样材料制成的样品,然后通过分别测定它们的质量和体积,计算出铝和钢的密度分别为1415。密度测量的不确定度小于0.3%。将时间渡越测量法和MCRAS的测量结果进行比较表明,两者符合得很好。


表9-1  采用MCRAS和时间渡越测量法得到的声速

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        对于各向同性圆柱体样品采用MCRAS测量其弹性性能具有快捷、方便的特点。当试样只能被做成圆柱形的时候,MCRAS的优势更为突出。图9-6是铝棒样品的实测和计算所得的形状函数,比较表明,两者之间具有非常好的一致性。其中,用于计算形状函数的弹性常数是由时间渡越法测量所得到的。


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图9-6 铝棒的形状函数



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