Способ испытания образцов материалов на термомеханическую прочность Советский патент 1988 года по МПК G01N3/18 

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испы- таниям на термомеханическую прочт ность.Цель изобретения - повышение достоверности путем обеспечения постоянства потока излучения.

На чертеже представлена схема устройства для реализации способа.

Устройство содержит герметичный объем в виде фотометрического шара 1, в котором в захватах 2 установлен образец 3. Шар 1 имеет входное окно 4, через которое может быть подано излучение от источника 5 к образцу 3 Шар имеет фотодатчик б, установленный заподлицо внутренней поверхности фотометрического шара 1, и фотодатчик 7, устанавливаемый с тьшьной стороны образца 3. . Пульт 8 управления связан с источником излучения, вакуумным насосом 9 и многоканальным галейфовым осциллографом 10.

Мощность источника 5 регулирует- ся как от пульта 8, так и с помощью регулятора П на источнике. Устройство имеет оптическую систему 12, содержащую-линзы и ограничительный экран с окном, и измеритель 13 мощности. Кроме того, устройство содержит баллон 14 с нейтральным газом например 15 и датчик 16 низкого давления, установленный на вакуумном насосе. Осциллограф 10 связан своими входами с фотодатчиками 7 и 6 и-измерителем 13 мощности. Пульт управления связан с источником 5 излучения, электромеханическим затвором 17, осциллографом 10 и вакуумным насо- сом 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Образец 3 устанавливают в захваты 2 внутрь фотометрического шара, кото рый выполнен из двух половин, герметично состыковываемых по больщому ди диаметру. С помощью вакуумного насоса 9 откачивают из шара воздух, который при необходимости можно запо нить азотом из баллона 14. Давление внутри шара 1 измеряют манометром 15 или датчиком 16. С пульта 8 включают -источник 5 и осциллограф 10, доводят мощность излучения до требуемого уровня, после чего открывают затвор 17. Излучение поступает к образцу 3, нагревая его и разрушая поверхность. При зтом меняются коэффициенты отражения и пропускания образца. Датчик 6, протарирсванный до начала эксперимента на мощность потока, поступившего внутрь шара, измеряет мощность отраженного от образца потока, датчик 7 - прошедшего сквозь образец, а измеритель 13 - мощность падающего потока. Разность мегхду мощностью падающего и мощностями отраженного и прошедшего сквозь образец потоков является мощностью поглогденного потока в образце. Сравнивая мощность поглощенного фактически в данный момент времени потока с мощностью падающего в условиях эксплуатации конструкции, регулируют мощность падающего потока таким образом, чтобы поглощаемая мощность совпала с требуемым программным значением. Управление мощностью осуществляется по формуле

,м. „(,- .t) a|jlti|t).

О

q

пр

где t - текущий момент времени;

ut время запаздывания управляющей системы, складывающееся из врем(гни обработки информации и срабатывания управляющих органов; мощность падающего потока; мott нocть поглощенного излучения:

- программное значение мощности поглошеЛ Лого излучения.

Управление может осуществляться с помощью автоматической системы, для чего в пульте управления }1еобходимо предусмотреть соответст1 у1ош,нй блок, связанный с датчиками 6 и 7 и измерителем мощности. Однако при медленном изменении коэффициентов отражения и пропускания управление может осуществляться вручную. При малом разбросе индивидуальных характеристик образцов можно на нескольких образцах предварительно определить динамику изменения коэффициентов отражения и пропускания во времени, после чего управлять мощностью источник по заданной жесткой программе. Однако такая реализация способа возможна лишь при слабой зависимости оптических характеристик от мощности излучения .

Пример. Требуется определить термомеханическую стойкость стекло

314

пластикового затвора мощного лазера ИК-диапазона (коэффициент пропускани у затвора в условиях эксплуатации равен нулю). В условиях эксплуатации на затвор действует поток ИК-из- лучения, коэффициент отражения практически постоянен. В экспериментальных условиях значительно дешевле и проще подвергать затвор-воздействию излучения от немонохроматического источника, например ламп. Коэффициент отражения R в процессе облучения образца излучением лампы меняется слабо, однако меняется коэффициент пропускания, что связано с тем, что в спектре лампы имеются коротковолновые составляющие, которые проходят сквозь холодный образец, но не проходят сквозь нагретый образец. При этом в процессе нагрева образца (-коэффициент пропускания - меняется по закону, близкому к линейному.

от величины о1 до 0. Для компенсации различий в поглощенной энергии образцом в условиях эксплуатации и в эксперименте необходимо уменьшать мощность Q(t) в период длительностью Т, за который меняется коэффициент пропускания, по закону

-) ,

о

(I-RA)

(

т

10

я

R

о

t 15

где 0° мО цность излучения на рабочую поверхность образца (на ту же, что и мощность Q) в условиях эксплуатации;

коэффициент отражения в условиях эксплуатации; текущее время.

Формула изобретения

1.Способ испытания образцов материалов на термомеханическую прочность, заключающийся в том, что под- верганЛ- образец одностороннему нагреву с помощью монохроматического не- точника излучения и определяют мощность его падающего поток а, по которой судят об остаточной прочности и жесткости образца, отличающийся тем, что, с целью повьш1е- ния достоверности путем обеспечения постоянства потока поглощаемого образцом излучения,при нагреве поддерживают постоянной разность мезеду мощ25 ностью падающего и суммой прошедшего сквозь образец и отраженного потоков излучения.

2,Способ по П.1, о тлич аю- щ и и с я тем, что, с целью обес30 печения испытаний образцов из горючих материалов, при нагреве помещают образец в герметичный объем, кото- рый вакуумируют или заполняют нейтральным газом.

20

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к испытаниям на прочность. Цель изобретения - повьпне ше достоверности путем обеспечения постоянства потока поглощаемого образцом излучения.В фотометрический шар 1 устанавливают образец 3. От источника 5 к образцу поступает поток излучения. Измеряют мощности падающего,прошедшего сквозь образец и отраженного потоков.При этом разность между мощностью падающего и суммой мощностей прошедшего сквозь образец и отраженного потоков излучения поддерживают постоянной. При испытании образцов из горючих материалов фотометрический шар I вакуумиру- ют или заполняют нейтральным газом, 1 з.п.ф-л ы, 1 ил. с 9 (Л 4 li а ел 00