مهندسی مکانیک مدرس

مهندسی مکانیک مدرس

تغییرات سرعت امواج فراصوتی طولی در حضور یک گرادیان درجه حرارت؛ بخش دوم: آزمایش های تجربی و تحلیل عدم قطعیت

نویسندگان
1 دانشجو/ دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی
2 دانشکده مکانیک دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی
چکیده
بازرسی قطعات امری ضروری در صنایع مختلف است. روش‌های گوناگونی بدین منظور مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از پرکاربردترین این روش‌ها آزمون فراصوتی است. آزمون فراصوتی کاربردهای متعددی نظیر شناسایی و ارزیابی عیوب، اندازه‌گیری برخی خواص مکانیکی و متالورژیکی مواد و دماسنجی دارد. در بخش اول این مقاله، معادلات تئوری و تحلیل اجزا محدود چگونگی تغییر سرعت امواج فراصوتی در حضور گرادیان درجه حرارت ارائه شد. در این بخش به بررسی اثر گرادیان درجه حرارت بر سرعت امواج فراصوتی طولی به صورت تجربی پرداخته می‌شود. برای انجام آزمایش‌های تجربی دستگاهی خاص طراحی و ساخته شده است. این دستگاه شرایط توزیع دمای مناسب و شرایط ارسال و دریافت امواج فراصوتی حجمی طولی را به صورت همزمان ایجاد می‌کند. 12 آزمایش برای بررسی اثر طول اولیه قطعه و دماهای بیشینه و کمینه در قطعه انجام شده است. نتایج حاصل از آزمایش‌ها با نتایج تئوری مقایسه شدند و تطابق بسیار خوبی میان نتایج تئوری و تجربی مشاهده شد. تحلیل عدم‌قطعیت اندازه-گیری سرعت امواج فراصوتی طولی در حضور گرادیان درجه حرارت، صورت گرفت و منابع خطا در اندازه‌گیری سرعت امواج فراصوتی شناسایی شدند. مقدار عدم قطعیت اندازه‌گیری سرعت برابر 4.5 m/s بدست آمد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Variation of Longitudinal Ultrasonic Wave Velocity in the Presence of a Thermal Gradient; Part 2: Experimental Study and Uncertainty Analysis

نویسندگان English

Ramin Shabani 1
Farhang Honavar 2
چکیده English

It is essential to inspect manufactured and in-service machines and components in industry. Many different are currently in use for this purpose. Ultrasonic testing is one of the most important nondestructive testing methods. Ultrasonic testing has different applications such as defect detection, assessment of mechanical and metallurgical properties of materials and temperature measurement. In the first part of this paper, theoretical equations and finite element analysis of variation of longitudinal ultrasonic wave velocity in the presence of a thermal gradient were studied. In the second part, the effect of a thermal gradient on the longitudinal ultrasonic waves is investigated by experiments. A specific test rig is designed and fabricated for this purpose. It can provide the desired temperatures and transmit and receive ultrasonic bulk waves simultaneously. Twelve different tests were carried out to study the effects of the work piece length and maximum and minimum temperatures. The experimental results are compared with the theory under similar conditions and very good agreement is observed. Uncertainty analysis is incorporated for determining the uncertainty in measuring the ultrasonic wave velocity in the presence of a thermal gradient and identifying the sources of error. The measurements were found to be quite accurate with an uncertainty of 4.5 m/s.

کلیدواژه‌ها English

Longitudinal Ultrasonic Bulk Waves
Thermal Gradient
experimental method
Uncertainty Analysis