Способ контроля технологических дефектов в листовых светопроводящих армированных пластиках Советский патент 1989 года по МПК G01N21/88 

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств

композитных материалов, пропускающих свет.

31500922

Целью изобретения является повышение точности оценки уровня технологических деффектов.

На фиг.1 изображена схема прило- жения растягивающей нагрузки Р и .просвечивания световым потоком Ф образца из армопластика с укладкой волокон в плоскости листа; на фиг.2 и 3 - зависимости светопропускания Т 10 от напряжения и или числа циклов нагружения

0- ;

р 1 / /1

ч- -п / «-о

где Со и 1 ,

/

п

соответственно исходное и текущее при возрастании б или п значения светопропускания для статического и циклического растяжений под углом АЗ к оси волокон образца; фиг.4 - схема измерения светопропускания армированного пластика с помощью однолучевого двух- канального фотометра.

Способ контроля деффектов в листовых армированных пластиках реализуется следующим образом.

Образец из ортогонально-армированного пластика испытьшают при статическом растяжении под углом 45° к направлению волокон, совпадакицему с осями ортотропии X, Z (фиг.1). Одновременно образец просвечивают вдоль волокон X или Z и регистрируют зависимость изменения светопропу- екания от нагрузки (фиг.2) до стадии линейного снижения светопропускания. После этого образец разгружают и испытания прекращают. Из полученной зависимости f(e) опре- депяют напряжения 6 и 6 (фиг.2). Эти напряжения являются физическими параметрами состояния материала в момент нарушения сплошности и в начале стадии интенсивного развития нару шения сплошности. Для образцов, характеризующихся большими начальными деффектами, моменты нарушения сплошности наступают раньше. Поэтому напряжения, соответствующие этим момен там, служат для различных образцов в качестве меры при оценке влияния деффектов на механические свойства материала.

Аналогично схеме, изображенной на фиг.1, оценивают влияние деффектов на механическое поведение армированного пластика при циклическом сдвиге. Для этого конкретный образец

испытьшают при отнулевом растяжении до уровня, превышающего на 4-6% напряжение 6 его начального нарушения сплошности (фиг.2), пока в изменении светопропускания появится стадия линейного снижения. Затем образец разгружают и испытания прекращают, а из зависимости f(n) определяют число циклов нагружения п, соответствующее началу линейной стадии (фиг.З).

Измерение светопропускания образцов в исходном состоянии и в процессе нагружения проводят с помощью однолучевого двухканального фотометра (фиг.4). Устройство содержит блок 1 осветителя, обеспечивакнций получение стабильного излучения в видимой области спектра; переднюю 2 и заднюю 3 секции оптического коммутатора для переключения светового потока на разные каналы с исследуемым 4 или эталонным 5 образцами; оптический приемник 6 и регистрирующий прибор 7.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от осветителя через секцию 2 подводится через гибкие световоды к нагружаемому или эталонному (свободному от всяких нагрузок) образцам. Потоки, пропущенные через материал, поступают по приемным световодам, через секцию 3 на оптический приемник 6, где регистрируются фотоэлектрическим способом с помощью Фотоумножителя. Электрические сигналы с приемника поступают на регистрирующий прибор 7 . для индикации в цифровом или аналоговом виде.

Контроль дрейфа характеристик отдельных блоков, системы и их коррекции производится по показаниям канала с эталонным образцом, коэффициент пропускания которого неизменен в процессе испытания. Переключение светового потока на эталонный канал проводят с помощью оптического коммутатора. При проведении измерений светопропускания образцов подбирают величину облучающего потока таким образом, чтобы его можно было надежно регистрировать после просвечивания стеклопластика шириной 20 2 м.. Регистрацию светопропускания проводят при нормальной температуре (21 ± - 3°С), постоянстве значений

облучаемых поверхностей и углов между ними и направления светового потока. Последнее выполняли за счет оценки светопропускания по части светового потока, определяемой площадью торцов световодов, закрепленных перед началом испытаний на поверхностя образцов с помощью специальных захватов. Соблюдение таких условий испытания позволяет устранить влияние на светопропускание- образца факторов, не связанных с накоплением повреждений.

Применение однолучевого двухка- нального фотометра дает возможность |исследовать светорассеивающие .материалы с коэффициентом пропускания до |5-10 с точностью до i -0,3% при доверительной вероятности 0,95.

Физические параметры состояния стеклопластика определяют графически по зависимостям изменения светопропускания, регистрируемым при различных условиях испытания. Для зависимости f f, (б) , представленной на фиг.2 (пунктиром показана стадия изменения светопропускания при последующем растяжении образцов под углом 45° к оси волокон до разрушения) , на участках ОА и CD, характеризующихся постоянными скоростями роста и падения светопропускания, проводят касательные АВ и ВС. За характерные моменты нарушения сплошности, определяемые по изменени светопропускания, приняты точки А и В перегиба. Точку А перегиба определяют как точку касания касательной к зависимости i & в момент ее отклонения от линейной, а точку .перегиба В как пересечение касательных АВ и ВС. Напряжения и определяют соответственно как абсциссы точек перегиба А и В.

Для зависимости 1 п, показанной на фиг.З, проводят касательную АВ к участку ВС с постоянной скоростью снижения светолропускания, и в точке А пересечения касательной с осью абсцисс определяют число циклов нагру- жения п.

Формула изобр

е т е н и я

0

5

0

5

0

5

0

5

0

1.Способ контроля технологических дефектов в листовых светопроводящнх армированных пластиках, заключающийся в том, что образец исследуемого материала нагружают путем статического растяжения в плоскости листа под углом 45 к оси волокон, облучают неизменным по величине световым потоком, регистрируют изменение светопропускания и определяют связанный с ним физический параметр, характеризуюпщй свойства материала, отличающийся тем, что,

с целью повышения точности оценки уровня технологических дефектов, образец просвечивают вдоль волокон его рабочей части, .регистрируют зависимость светопропускания от при- кладьшаемой нагрузки и после регистрации определяют напряжение в момент первоначального снижения светопропускания .

I

2.Способ по п.1, отличающий с я тем, что после регистрации дополнительно определяют напряжение в начале стадии линейного снижения светопропускания, а уровень технологических дефектов при статическом нагружении определяют путем срав.нения полученных значений напряжений с эталонньи и.

3.Способ по п.1 и 2, о т л и - чающийся тем, что после определения напряжения в момент первоначального снижения светопропускания образец подвергают циклическому отнулевому растяжению до значения, превышающегб первоначальное на 4-6%, при этом фиксируют начало линейного участка снижения светопропускания образца, а по соответствующему этому моменту числу циклов нагружения определяют уровень технологических деффектов при циклическом сдвиге путем сравнения полученных значений

с эталонными.

0.2Р

1.0

10 .А п,цинл 1 iv

0.6

Q.2

Изобретение относится к области оценки уровня технологических дефектов и исследования физико-механических свойств композитных армированных светопропускающих материалов. Целью изобретения является повышение точности оценки технологических дефектов. Способ контроля заключается в том, что образец нагружают путем растяжения под углом 45° к оси светопропускающих волокон, а просвечивают образец вдоль волокон и регистрируют зависимость светопропускания от приложенной нагрузки. В качестве первого параметра оценки уровня технологических дефектов принимают напряжение, возникающее в нагруженном образце в момент первоначального снижения светопропускания. Вторым параметром оценки уровня дефектов выбирают напряжение в нагруженном образце, соответствующее началу стадии линейного снижения светопропускания образца. Полученные параметры сравнивают с эталонными напряжениями, соответствующими выбранным значениям светопропускания. При отнулевом циклическом растяжении в качестве предельного выбирают напряжение, превышающее первый параметр на 4-6%. В качестве критерия для оценки уровня технологических дефектов в этом случае выбирают число циклов растяжения, соответствующее началу линейного участка падения светопропускания испытуемого образца. Полученное число циклов нагружения сравнивают с известным эталонным значением.

Фиг г

Фи.