Эффект Блага – Лангенеккера заключается в снижении статического напряжения в образце при действии ультразвукового поля.

По мере увеличения механических напряжений в материале возникают новые дислокации и их плотность в процессе пластической деформации возрастает. В результате взаимодействия дислокаций друг с другом растет их взаимное сопротивление движению, поэтому для дальнейшей деформации необходимы значиельно большие напряжения, чем вначале, т. е. материал упрочняется. Пластическая деформация происходит при напряжениях выше пороговых и определяется в основном движением дислокаций.

Пластическая деформация характеризуется зависимостью величины деформации ε от приложенного статического напряжения σ. Если на материал, подвергаемый статическому нагружению, воздействовать ультразвуком, создающим переменные напряжения с амплитудой σ_т, характер пластической деформации меняется (рис.1): уменьшается значение ε, соответствующее данной деформации, снижается предел текучести σ_тек, т. е. материал становится более пластичным. Механизм наблюдаемого явления связан, главным образом, с увеличением подвижности дислокаций под действием ультразвука.

Такое влияние ультразвука (УЗ) наблюдается для различных видов деформации – растяжения, сдвига, изгиба, кручения. При этом разрушение наступает раньше, чем обычно (без УЗ), и характер его отличается от типичного разрушения при статическом нагружении, приобретая черты усталостного. Механизм наблюдаемых явлений связан главным образом с увеличением подвижности дислокаций под действием УЗ. Повышение температуры, которое возникает из-за движения дислокаций в среде, также влияет на рассматриваемые эффекты, но в меньшей степени.

Воздействие на отожжённый металл (т.е. металл с небольшим содержанием дефектов) мощных УЗ колебаний с амплитудой A > σ^п_т (где σ^п_т – пороговая амплитуда УЗ, характерная для каждого материала, причем σ_^пт < σ_тек) вызывает упрочнение материала (2). Этот эффект зависит от времени воздействия и постепенно достигает максимума, т.е. наступает «насыщение». Механизм его связан со значительным возрастанием числа дислокаций под действием УЗ напряжений. Об этом свидетельствует возрастание внутреннего трения в материале и повышение его твёрдости после воздействия УЗ. При действии же УЗ на упрочнённый материал происходит разупрочнение, обусловленное увеличением подвижности дислокаций. При длительном воздействии УЗ на металл после упрочнения наступает разупрочнение, затем снова упрочнение и т. д.

Эффект проявляется на телах различных геометрических форм (рис. 3). Ультразвуковое поле прикладывается к торцам тела, к его внутренним или внешним поверхностям. Оно должно согласовываться по направлению с воздействием силы. Результат воздействия проявляется в виде деформации тела, т. е. в виде изменения его размеров и (или) формы, которые зависят от вида деформации (растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг) и от схемы нагружения тела.

При использовании мощного УЗ с целью упрочнения материала к образцу прижимается УЗ-инструмент с постоянной силой N, создающей напряжение σ₀. В случае нормальной ориентации колеблющегося УЗ-инструмента относительно поверхности образца (рис.4а) σ₀ < σ_т течение каждого периода колебаний происходит его отрыв от поверхности образца, обусловливающий ударное, импульсное воздействие.

При касательной ориентации (рис.4б) отрыва инструмента не происходит. Оба способа введения колебаний в образец используются как для воздействия на процессы пластического деформирования, так и для снижения трения при относительном перемещении двух тел, одно из которых совершает колебательные движения.

 

 

При воздействии УЗ на статически деформируемые образцы их длину выбирают резонансной для используемой частоты колебаний (рис.1). В этом случае действие УЗ оказывается неоднородным по длине образца оно максимально в пучностях напряжений (в узлах колебательных смещений).