专利名称：非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及超声波测试装置，特别是涉及非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置。
背景技术：
非金属材料，如混凝土，是现代建筑工程中用量最大的建筑材料之一。混凝土的质 量状况直接关系到建筑结构的安全。超声波在混凝土中传播时，其纵波速度的平方与混凝 土的弹性模量成正比，与混凝土的密度成反比。而混凝土强度的高低又与其密度有关，因此 根据超声波传播速度，即可求出混凝土强度，表征混凝土的质量状况与损伤程度。由于超声 波测试具有快捷、方便、经济等特点，在混凝土的质量及损伤检测方面得到了深入研究和广 泛应用。但用超声波测试的方法研究混凝土在荷载作用下的动态破坏过程目前还未见报 道。混凝土等非金属材料在荷载作用下的动态破坏过程中，由于超声波测试面发生变 形，使常规超声波测试无法完成。本申请通过研制一个混凝土材料等非金属材料破坏过程 超声波测试辅助装置，克服上述困难，使测试混凝土材料破坏过程成为可能。同时通过辅助 装置还可消除由于试件在破坏过程中引起试件变形带来的测试误差。可实现混凝土等非金 属材料在荷载作用下的动态破坏过程方便、快捷、准确地测试。
发明内容
要解决的技术问题本发明解决的技术问题为在用超声波测试非金属材料在经历荷载并发生破坏时， 在原有的非金属超声波检测仪基础上增加非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置，可以 测试非金属材料破坏过程。技术方案—种非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置，其特征在于由框架、第一超声波 探头套筒、第二超声波探头套筒加载装置、力传感器、力显示器组成；在框架内沿框架中心 轴方向依次设有力传感器，第二超声波探头套筒，第一超声波探头套筒和加载装置；力传感 的一端固定于框架内，力传感器的另一端与第二超声波套筒连接，力显示器设于力传感器 上；加载装置的一端穿过框架，加载装置的另一端连接第一超声波探头套筒。所述的第一超声波套筒和第二超声波套筒与试件相接触的端面为平面。所述的试件为混凝土材料、木材或石材。加载装置为加载手轮。工作原理框架支撑整个辅助装置，并将整个辅助装置安装在被测试件上。第一和 第二超声波探头套筒分别连接非金属超声波检测仪的发射探头和接收探头。加载装置用于 在测试过程中调节作用于超声波探头套筒上的力，并使其保持为恒定值。力传感器和力显 示器用于测试和显示作用于超声波探头上力的大小。在原有的非金属超声波检测仪基础上增加非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置，可以测试非金属材料破坏过程超声波波速 的变化，从而测试非金属材料破坏过程。有益效果加载装置用于在测试过程中调节作用于超声波探头上的力，并使其保持为恒定值。本发明可用于非金属材料在经历荷载并发生破坏时的超声波测试，在原有的非金 属超声波检测仪基础上增加非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置，可以测试非金属材 料破坏过程超声波波速的变化，从而测试非金属材料破坏过程。本发明操作简单，价格低 廉，维修方便。装置可广泛应用于非金属材料在经历荷载并发生破坏时的超声波测试设备。本发明所述非金属材料为材料力学中材料的概念。本案的非金属材料包括混凝 土、木材、石材三种典型材料。
图1为本发明非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置实施例1的剖视图；其中1_框架；2-超声波探头套筒；3-加载手轮；4-力传感器；5-力显示器；6_试 件；图2超声波探头安装力对试件波速的影响；图3不同荷载作用下超声波波速变化曲线；图4冻融混凝土不同荷载作用下超声波波速变化曲线
五具体实施例方式实施例1一种非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置，其特征在于由框架1、第一超声波 探头套筒2、第二超声波探头套筒9、加载装置3、力传感器4、力显示器5组成；在框架内沿 框架中心轴方向依次设有力传感器4，第二超声波探头套筒9，第一超声波探头套筒2和加 载装置3 ；力传感器4的一端固定于框架1内，力传感4的另一端与第二超声波套筒9连接， 力显示器5设于力传感器4上；加载装置3的一端穿过框架1，加载装置3的另一端连接第 一超声波探头套筒2。所述的第一超声波套筒2和第二超声波套筒9与试件6相接触的端 面为平面。所述的试件6为混凝土材料、木材或石材。所述的加载装置3为加载手轮。图1所示框架支撑整个辅助装置，并将整个辅助装置安装在被测试件上。超声波 探头套筒用于安装非金属超声波检测仪的发射探头和接收探头。加载手轮用于在测试过程 中调节作用于超声波探头上的力，并使其保持为恒定值。力传感器和力显示器用于测试和 显示作用于超声波探头上力的大小。试件包括混凝土材料、木材、石材。在原有的非金属超 声波检测仪基础上增加非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置，可以测试非金属材料破 坏过程超声波波速的变化，从而测试非金属材料破坏过程。本实施例中力传感器4为江苏联能电子科技公司生产的CL-YB-7/100K型力传感 器；力显示器5为江苏联能电子科技公司生产的YE4865型数字显示器；非金属超声波检测 仪为北京智博联科技有限公司生产的ZBL-U520非金属超声波检测仪。实施例2
图1所示框架支撑整个辅助装置，并将整个辅助装置安装在被测试件上。超声波 探头套筒用于安装非金属超声波检测仪的发射探头和接收探头。加载手轮用于在测试过程 中调节作用于超声波探头上的力，并使其保持为恒定值。力传感器和力显示器用于测试和 显示作用于超声波探头上力的大小。在原有的非金属超声波检测仪基础上增加非金属材料 破坏过程超声波测试辅助装置，可以测试非测试混凝土在荷载作用下的动态破坏过程时， 要使超声波探头始终处于较好的测试状态，需在探头上施加一定的力。所研究的混凝土试 件为150mmX150mmX 150mm的立方体C20试件，龄期为15个月。现让混凝土试块不受荷载的 作用，测试由于超声波探头安装时的作用力引起的试件超声波的变化，测试结果见图2。由 图2可知，超声波探头安装时的作用力会引起试件超声波的变化。为消除此影响，可用加载 手轮在测试过程中调节作用于超声波探头上的力，并使其保持为恒定值。混凝土动态破坏过程的超声波测试首先采用混凝土试件为150mmX150mmX 150mm 的立方体C20试件，龄期为15个月。混凝土动态破坏过程由WAW-E2000微机控制电液伺服 万能试验机在混凝土试件上施加垂向荷载产生。为更好地体现混凝土动态破坏过程，试验 机的加载采用位移控制模式。用万能材料试验机在垂直方向施加不同的荷载100KN、200KN、 300KN、350KN、420KN、460KN、500KN、、560KN、680KN、740KN、800KN、900KN、940KN、980KN(最 大破坏荷载)时，试件的超声波波速分别为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。测试结果见图3。试验结果可明确表示非金属材料在经历荷载并发生 破坏过程超声波波速的变化，从而表示非金属材料在经历荷载并发生破坏的过程。使用同上相同的混凝土 150mmX150mmX 150mm的立方体C20试件，龄期为15个月。 在测试前将试件冻融25次。测试试件在不同荷载下的超声波波速，见表1。试件的最大破 坏荷载为630KN，相应的变化曲线见图4。表1.冻融混凝土不同荷载作用下超声波波速
荷载/KN100200300400450500550
超声波波速/m/s3024297629302779271726662586荷载/KN600630620600580570560超声波波速/m/S2483232918941838966962952 由表1及图4可知，混凝土的超声波波速随混凝土的破坏程度不断增大而减小。由 此可表示混凝土的动态破坏过程。从图4还可知采用超声波法不仅可以测试普通混凝土的 动态破坏过程，而且还可以测试冻融混凝土的动态破坏过程。
权利要求
一种非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置，其特征在于由框架(1)、第一超声波探头套筒(2)、第二超声波探头套筒(9)加载装置(3)、力传感器(4)、力显示器(5)组成；在框架内沿框架中心轴方向依次设有力传感器(4)，第二超声波探头套筒(9)，第一超声波探头套筒(2)和加载装置(3)；力传感器(4)的一端固定于框架(1)内，力传感(4)的另一端与第二超声波套筒(9)连接，力显示器(5)设于力传感器(4)上；加载装置(3)的一端穿过框架(1)，加载装置(3)的另一端连接第一超声波探头套筒(2)。
2.根据权利要求1所述的一种非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置，其特征在于 所述的第一超声波套筒(2)和第二超声波套筒(9)与试件(6)相接触的端面为平面。
3.根据权利要求2所述的一种非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置，其特征在于 所述的试件(6)为混凝土材料、木材或石材。
4.根据权利要求1所述的一种非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置，其特征在于 所述的加载装置(3)为加载手轮。
全文摘要
本发明涉及超声波测试装置，特别是涉及非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置。一种非金属材料破坏过程超声波测试辅助装置，其特征在于由框架、第一超声波探头套筒、第二超声波探头套筒、加载装置、力传感器、力显示器组成；在框架内沿框架中心轴方向依次设有力传感器，第二超声波探头套筒，第一超声波探头套筒和加载装置；力传感的一端固定于框架内，力传感器的另一端与第二超声波套筒连接，力显示器设于力传感器上；加载装置的一端穿过框架，加载装置的另一端连接第一超声波探头套筒。本发明可用于测试非金属材料破坏过程超声波波速的变化，从而测试非金属材料破坏过程。
文档编号G01N29/07GK101915807SQ20101022545
公开日2010年12月15日 申请日期2010年7月13日 优先权日2010年7月13日
发明者王京荣, 王山山, 管英杰, 邱玲 申请人:河海大学