Изобретение относится к контролю прочности и определению долговечности образцов из композиционных материалов по акустической или электромагнитной эмиссии.
Известен способ прогноза разрушения, включающий регистрацию во времени эмиссионных импульсов, измерение их частот, амплитуды, скорости изменения амплитуды и частоты по времени и определение по одновременному уменьшению обеих скоростей начала разрушения материала [1].
Наиболее близким к изобретению является способ [2] определения долговечности образцов из композиционных материалов, заключающийся в том, что образец нагружают с постоянной скоростью, регистрируют импульсы электромагнитной эмиссии во времени и определяют кинетические константы прочности и долговечности материала образца, по которым определяют долговечность образца по формуле:
τ = τoexp - , (1) где τ - долговечность материала при заданном уровне действующих напряжений σ.
Uо и γ - кинетические константы прочности и долговечности материала образца.
Недостатком данного способа является необходимость предварительного определения кинетических констант прочности материала Uо, γ путем длительных испытаний образцов при заданных нагрузках и различных температурах.
Цель изобретения - повышение производительности и снижение трудоемкости контроля.
Это достигается тем, что в способе определения долговечности образцов из композиционных материалов, заключающемcя в том, что образец нагружают с постоянной скоростью, регистрируют импульсы электромагнитной эмиссии во времени и определяют кинетические константы прочности и долговечности материала образца, по которым судят о контролируемом параметре, скорость нагружения выбирают в диапазоне 103-104 Па/с, регистрируют число импульсов электромагнитной эмиссии заданной длительности и амплитуды с момента разрушения образца до разделения его магистральной трещиной на части, а кинетические константы прочности и долговечности материала образца определяют по измеренным параметрам.
На чертеже показана схема установки, реализующей способ.
Испытуемый образец 1 материала нагружается с помощью устройства 2 с постоянной скоростью. С помощью антенны 3, усилителя-дискриминатора 4 регистрируют импульсы электромагнитной эмиссии заданной длительности и амплитуды. С помощью счетчика 5 накапливается число импульсов электромагнитной эмиссии, таймер 6 регистрирует текущее время. Накопленное число импульсов Ni и время ti процесса накопления импульсов поступают в запоминающее устройство 7, из которого они могут быть выведены на цифропечать или на экран графического дисплея. Температура образца выбирается равной температуре воздуха в момент разрушения.
Сущность изобретения состоит в следующем.
Композиционные материалы состоят из волокон и связующего материала. Микроразрушение (образование микротрещин) начинается, как правило, на границе волокон и связующего компонента вследствие разрыва адгезионных контактов. В момент разрыва адгезионных связей излучаются импульсы акустической и электромагнитной эмиссии. Длительность импульсов определяется размерами образующих микротрещин. Поэтому, регистрируя импульсы определенной длительности и амплитуды (наиболее крупные дефекты), можно подсчитать полное число микротрещин заданных размеров, накопленных за определенный интервал времени.
В качестве математической модели трещинообразования используются, как правило, уравнение для скорости трещинообразования:
= exp - (2) и условие необратимости накопления микротрещин определенных размеров:
dt = N* (3) где N* - максимальная концентрация микротрещин, накопленных за время τ, равное ресурсу долговечности образца материала.
Из данных уравнений при постоянной скорости нагружения, полагая σ = t, можно получить для связи текущего времени t с числом накопленных импульсов (микротрещин):
t ≈ ln+ln + .
Данное выражение получено из (3) при
exp ≫ 1, которое выполняется для композитов при > 103.
Регистрация числа накапливаемых Ni импульсов за время ti позволяет определить константы Uo, γ для данного образца путем минимизации следующего выражения:
f =ti- - ln __→ , где
α = - ln ;
β = .
=-=0;
=-=0;
Отсюда, обозначив θi= ln, получают:
Эту систему уравнений можно переписать:
nα+β = t
α θi+β θ
Решая эту систему относительно α и β, получим:
β = =
α = - ln =
Отсюда, находим константы:
γ = (4)
Uo= kTln+ (5)
Долговечность образца определяют по формуле (1).
Преимущества описанного способа заключаются в следующем:
регистрируются импульсы заданной длительности. Это дает возможность более надежно и точно определять количество самых крупных микротрещин, поскольку при записи всех поступающих импульсов часть из них (более коротких и более слабых) связана не с микротрещинами, а с формированием линий скольжения дислокаций и с другими причинами;
скорость нагружения выбирают 103-104 Па/с. Это дает возможность уменьшить трудоемкость измерений, так как позволяет снизить время испытаний и объем обрабатываемой информации;
кинетические константы прочности Uo и γ определяются для нагружаемого образца по числу накопленных импульсов заданной длительности, времени процесса и критическому числу трещин N* в момент разрушения. Это дает возможность, не снижая точности определения Uo и γ, избежать трудоемких и длительных температурных испытаний прочности композитов в условиях нагружения постоянной нагрузкой.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ОБРАЗЦОВ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКИХ НАГРУЗКАХ | 1998 |
|
RU2145416C1 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ОБРАЗЦОВ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ПРИ ЦИКЛИЧЕСКОМ НАГРУЖЕНИИ | 2010 |
|
RU2439532C2 |
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЗАПАСА ПРОЧНОСТИ НАГРУЖЕННОГО МАТЕРИАЛА | 1998 |
|
RU2167421C2 |
Способ оценки склонности горных пород к динамическому разрушению | 1987 |
|
SU1476133A1 |
Способ оценки склонности горных пород к динамическому разрушению | 1990 |
|
SU1809052A1 |
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ МЕТАЛЛОКОНСТРУКЦИЙ | 2010 |
|
RU2445616C1 |
СПОСОБ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТИ ИЗДЕЛИЙ | 2004 |
|
RU2270444C1 |
Способ определения скорости ускоренного распространения трещины в образце | 1990 |
|
SU1714432A1 |
Способ оценки прочности сцепления дисперсного наполнителя со связующим в композиционном полимерном материале | 1990 |
|
SU1739264A1 |
Способ дифференциальной оценки стадий поврежденности изделия, выполненного из композитного материала | 2023 |
|
RU2816129C1 |
Изобретение относится к контролю прочности и долговечности образцов из композиционных материалов по акустической или электромагнитной эмиссии при их разрушении. Целью изобретения является повышение производительности и снижение трудоемкости контроля. Это достигается тем, что для определения кинематических констант прочности и долговечности материала образцы измеряют число импульсов заданной длительности и амплитуды за время с момента разрушения образца до разделения его магистральной трещиной на части при нагружении со скоростью в диапазоне 103-104 Па/с, что исключает необходимость проведения длительных температурных испытаний. 1 ил.
СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ОБРАЗЦОВ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что образец нагружают с постоянной скоростью, регистрируют импульсы электромагнитной эмиссии во времени и определяют кинетические константы прочности и долговечности материала образца, по которым судят о контролируемом параметре, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и снижения трудоемкости контроля, скорость нагружения выбирают в диапазоне 103 - 104 Па/с, регистрируют число импульсов электромагнитной эмиссии заданной длительности и амплитуды с момента разрушения образца до разделения его магистральной трещиной на части, а кинетические константы прочности и долговечности материала образца определяют по измеренным параметрам.
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов | 1917 |
|
SU2A1 |
Башкарев А.Я | |||
и др | |||
Кинетический подход к прогнозированию методом акустической эмиссии прочности и долговечности соединений металл-полимер, ДАН СССР, 1988, т.301, N 3, с.595-598. |
Авторы
Даты
1994-09-30—Публикация
1991-05-14—Подача