Способ контроля технологических дефектов в листовых светорассеивающих армированных пластиках Советский патент 1991 года по МПК G01L1/20 

Изобретение относится к исследованиям физико-механических свойств ком- почитных материалов, пропускающих свет, а. именно к контролю технологических дефектов по прочностным свойствам на сдвиг.

Цель изобрьте чя - расширение функциок ал ,нь х возможностей способа путем определения пределов вынослн- ьости и про-ности на двиг.

На фиг„1 представлена схема при- растягивающей нагрузки Р и просвечивания световым потоком У поразил из армопластHf.a с укладкой а.1локон иод углом 45 к его оси; па фиг,2 и 3 - графики зависимости светопропускания Ср соответственно от статического напряжения G и логарифма числа циклов нагружения п (тля максимальны напряжений - 53,

GV- 60, СГ, 66,5 Cf

tf H5 /CPo r«e % и % Ч COOT ветственно исходные и текущие значения светопропускания при увеличе- нии С) или п; на фиг.А - кривая усталости образцов 1 в полулогарифмических координатах UM( IgN при от- нулевом растяжении и схема 2 роста максимальных напряжений с выдержкой на каждой ступени до п 10 циклов

Способ контроля технологических дефектов -в листовых саеторассеиваю- щих армированных пластиках реализуется следующим образом.

Образец из ортогонально армированного пластика испытывают при кратковременном статическом растяжении под углом 45° к направлению волокон совпадающих с осями ортотропии 1 и 3, как показано на фиг.1. Одновременно образец просвечивают вдоль волокон 1 или 3 и регистрируют зависимость изменения светопропускания от напряжения (фиг.2), включая стадию его снижения с постоянной скоростью. После этого образец разгружают и испытания прекращают. Из полученной зависимости Ц G определют напряжения (j, и Cj. (фиг. ) дл момента первоначального снижения светопропускания и в начале стадии его линейного снижения. Величины предела выносливости Ј0 и прочности С ц образца определяют по значениям СГ и G , приравнивая Јо 0,475(1 а Сп - половине СГ;, . Их значения заV висят от уровня технологических дефектов конкретного образца, поэтому последние оцениваются для выборки образцов путем сравнения индивидуальных величин пределов выносливости и прочности.

Достоверность связей между прочностными характеристиками и пара- метрами характерных промежуточных состояний армопластика, определяемых из статического нагружения об- разца под углом 45° к осям его волокон, проверял) следующим образом.

Оценивали соответствие контролируемого предела выносливости образца его величине, которая определялась в прямых испытаниях на усталость при отнулевом растяжении об- резцов под углом 45° к оси вочокон. Для этого испытывали на усталость образцы до разрушения при мягком регулярном режиме. По этим данным строили осредненную кривую усталости в координатах ( ид (фиг. 4, кривая 1) и определяли .по ней предел выносливости, существующий для образцов армопластика с тако вырезкой.

Затем на контрольном образце определяли графическим методом напряжение (У, из зависимости л-С1, снятой при кратковременном растяжении в области, достаточной для регистрации СГ Напряженке СГ оказалось по величине близким осредненному пределу выносливости из кривой усталости. Доказательством достаточности условия, что СГ является параметром характерного промежуточного состояния для предела выносливости, служила проверка на отсутствие в образце процессов накоппния усталостных по-1 вреждений при воздействии напряжения СУ, на большой (п 10 циклов) базе испытаний.

Для этого после определения Gf контрольный образец разгружали и подвергали чатем многоцикловому растяжению длительностью n i 10 циклов при уровне (J,, на 8-12% меньшем СГ ( 0,9(3). В процессе усталостного нагружения регистрировали изменения светопропускання (0 (фиг.З и температуры Т,выбранные в качестве индикаторе поврежденности. Принимали, что свидетельством отсутствия микродефектообразований на уровне компонентов композита являлась неизменность индикаторов поврежденности в течение всей длительности нагружения. Поэтому испытания на данном уровне CTWOK:c. прекращали. Повышали величину G/uatctна 6% и вновь повторяли аналогичную операцию. Схема такого нагружения с выдержкой по ступеням показана на фиг.4, кривая 2

Установлено, что на всех ступенях включая уровень 0, близкий к пределу выносливости на кривой усталости, изменение индикаторов поврежденности не наблюдалось, т.е. процесс усталостных повреждений не развивался. На ступени с уровнемСГWa(CC 1 ,05G уже после п 10 циклов появлялись изменения светопропускания и температуры, увеличивающиеся с наработкой числа циклов, что свидетельствовало о накоплении усталостных повре деиий в образце с последующим его разрушением (фиг.З ,

кривая t). Дальнейшее повышение уров- няС А«аксна ДРУГИХ образцах вызывало увеличение скорости накопления усталостных повреждений (соответственно рост скорости изменения светопро- пускания и температуры) и снижение долговечности (фиг.З, кривые 2 и 3).

Таким образом, при максимальном напряжении СГ достигается предел выносливости. Однако для повышения надежности оценки предела выносливости снижают значение (J на 4-6% и принимают

с„-с

макс

0,95tf,

а предел выносливости на сдвиг оценивают

V °.5(Jo 0,475 СГ.

Проверка на соответствие контролируемого предела прочности на сдвиг пределу прочности при чистом сдвиге проведена на основе данных по прочности, полученных из кручения трубчатых тонкостенных образцов до разрушения. Для этого были изготовлены из того же материала трубчатые образцы, у которых ось упругой симметрии совпадает с их продольной осью по технологии, использованной при изготовлении листового армопластика. Соотношения размеров трубчатых образцов были выбраны так, чтобы обеспечить однородное напряженное состояние в рабочей части. Испытания на кручение проводили со скоростью на- гружения, близкой к скорости нагру- жения образцов из листового армопластика. Осредненный предел прочности для выборки трубчатых образцов сравнивали с осредненным пределом прочности на сдвиг для выборки из плоских образцов, вырезанных под углом 45° к оси волокон.

Использование связи между параметрами состояния микротрещин скольжения и механическими характеристиками армированного пластика при статическом и многоцикловом сдвиге позволяет определять индивидуальные значения его пределов выносливости и

прочности на сдвиг, В результате различный уровень технологических дефектов в образцах контролируется

по их конкретным значениям пределов выносливости и прочности при сдвиге, что расширяет функциональные возможности способа. Кроме того, способ позволяет определять при неразрушаютем контроле прочностные характеристики армированных пластиков из простых испытаний на растяжение образца под углом 45 к оси его волокон, который не применяется в стандартных

5 методиках вследствие ряда ограничений, возникающих при растяжении таких образцов до разрушения. Формула изобретения

0 Способ контроля технологических дефектов в листовых светорассеиваю- щих армированных пластиках, заключающийся в том, что испытуемый образец из исследуемого материала нагружают

5 путем статического растяжения в плоскости листа под углом 45 к оси волокон, просвечивают образец вдоль волокон его рабочей части неизменным по величине световым потоком,

0 регистрируют зависимость светопро- пускания от прикладываемой нагрузки и определяют напряжение в момент первоначального снижения светопропуска- ния, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа путем определения пределов выносливости и прочности на сдвиг, после определения напряжения в момент первоначального

Q снижения светопропускания образец нагружают до стадии снижения светопропускания с постоянной скоростью, уменьшают напряжение, измеренное в момент первоначального снижения све5 топропускания, до 0,475 от измеренного и принимают эту величину в качестве предела выносливости, затем определяют величину напряжения в начале стадии снижения светопропуска0 ния с постоянной скоростью, уменьшают его до 0,5 от измеренного и принимают эту величину в качестве предела прочности на сдвиг.

5

/ / /КУчуЛУуЧ-

W

/

Фиг. 1

О

0,6

0,2

Фив.2

Изобретение о г носится ,с нсслсло ваниям физико-механических свойств композитных материалов, п/опускающих свет, к контролю техкологическил фектов по прочностным свойствам ча сдвиг. Иепыо изобретения является згширение функциональных возможное- rej j сгюсоба путем определения пределен выносгчв.« ги и прочности на сдвиг конкпетого обратца из армирооаиного лластикл. Способ контроля заключаетя а том, «то регистрируют зависимость c iЈ гопропускання от статической нлгручки, прикладываемой под уг- лчм ь с-с J волокон, вдоль которых .трос нечнг vn KO--I ро ир 18 образец из прмг л.«ст /а. олоо еп1юг из noriy- ченнг,- jdriHCi Moc H ал.,рт%ения в мо- мекг пеояоначалыю о снижения светоij-mnyi кйнич и ь на ,але стад| м его j-.H.itMiHoro снижения. Устанавливают соответствие этих параметров мехг: ннчгским характеристикам армопл сти- ка в предельном состоянии при статическом и МН-1ГОЦИКЛСВОМ сдвиге. Уменьшают величины параметров по напряжениям соответственно до 0,475 и 0.5 от их исходных значений и принимают первую в качестве предела вынос чивостн, а вторую - предела прочность контролируемого обрачца. 4 ил. Ј (Л з 4Ь СП С ел СЛ

Ю5 п,цикл

Фм.З

50

50

6 1 е$м

Фиг. 4