Определение скорости продольных волн и динамического модуля упругости

Оборудование и материалы. Измерение скорости упругих волн производится ультразвуковыми приборами типа УК-10ПMC. Эти приборы предназначены для контроля качества бетона, которое свя­зано со скоростью продольной волны прямой пропорциональной зависимостью. Они могут применяться и для определения свойств горных пород. По скорости (С_р.) при известной объ­емной плотности можно рассчитать динамический модуль упругости.

УК-10ПМС - электронный прибор с микропроцессо­ром и электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ). Он позволяет определять скорость распространения ультразвуковых колебаний в пределах 300 - 15000м/с., при длине (L) образцов 50-300мм на частотах 60 и 100 кГц.

На экране ЭЛТ отображается следующая цифробуквенная инфор­мация:

1) номер выбранного режима (всего в приборе семь режимов контроля);

2) время (T) распространения сигнала по образцу, в микросекундах;

3) скорость распространения колебаний, С_р = L/T.

4) амплитуда (A) принятого сигнала.

Устройство прибора. На передней панели имеется: экран ЭЛТ, кнопка " сеть" и индикатор включения, кнопки клавиатуры 0.....9 для ввода цифровой информации, кнопка " =" предназначена для ведения диалога и ввода цифро­вых данных после набора на клавиатуре, кнопка " стир" - для стирания ненужных или ошибочных данных на последней строке.

– кнопка " сброс" - для перезапуска программы с нулевого адреса;

– кнопка " измер" - предназначена для выполнения измерений (расчетов);

– разъем " " - для подключения излучателя ультразвуко­вых импульсов;

– разъем " " - для подключения приемника.

Порядок выполнения работы.

1. Подготовить 3–5–7 образцов длиной 150 – 250мм с отшлифованными торцами.

2. Подсоединить приемник и излучатель к соответствующим разъемам на передней панели.

3. Включить прибор в сеть, при этом загорается индикатор и на экране появляется надпись " ВВОД ДАННЫХ".

4. Нажать кнопку " =". Появится надпись " Режим" или " Режим" с какой-то цифрой.

5. Нажать кнопку " стир", а затем кнопку 1.

6. Снова нажать клавишу " =". Появится строка L с цифрами. Нажать " стир" а затем набрать размер первого образца, предва­рительно измеренного с точностью до 0, 1мм.

7. Поместить образец между излучателем и приемником, обес­печив хороший акустический контакт с помощью смазки, например, вазелина.

8. Нажать клавишу " измер". Через 20с на экране появится информация о времени T прохождения сигнала в микросекундах и скорость С_р продольной волны (в м/с.). Путем последовательного нажатия кнопок " сброс" и " измер" повторить измерение 4– 5 раз. Взять среднее значение С_р для первого образца.

9. Проделать те же измерения для 3– 5– 7 образцов.

Порядок оформления работы. Результаты представляют в виде краткого описания изложен­ного материала и таблицы с полученными данными (форма 5).

Форма 5

Исследуемая порода	Номер образца	Длина образца, мм	T, мкс	Ср, м/с	Eд

 

По полученным значениям рассчитывают среднее арифметичес­кое значение скорости. Значения С_р для некоторых пород приведе­ны в табл. 3 приложения.

Динамический модуль упругости вычисляют по формуле на ос­новании среднего значения С_р: , Величины r₀ и m можно взять из литературных источников. Если для каких-то разновидностей пород они неизвестны, то при­нять приближенно m = 0, 25, а объемную плотность для магматических пород взять в пределах 2600 - 2800 кг/м³, для осадочных пород: 2200 - 2500 кг/м³.