Способ определения физико-механических характеристик листовых анизотропных полимерных композиционных материалов Советский патент 1992 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к акустическим методам контроля и может быть использовано при определении физико-механических характеристик листовых анизотропных полимерных композиционных материалов (ПКМ), в частности плотности или упругости углепластика.

Известен способ определения физико- механических характеристик листовых ПКМ, заключающийся в том, что возбуждают в материале импульсы акустических колебаний, принимают прошедшие через материал колебания, измеряют скорость распространения колебаний и сдвиг основной составляющей спектра пинятого импульса относительно излученного импульса

1.

Недостатком известного способа является недостаточно достоверность за счет относительно низкой точности измерения сдвига основной составляющей спектра принятого импульса относительно излученного импульса.

Наиболее близким по технической сущности является способ определения физико-механических характеристик листовых анизотропных ПКМ, заключающийся в том, что возбуждают в ПКМ в плоскости листа акустические колебания, принимают акустические колебания, распространяющиеся в двух направляниях анизотропии, измеряVI

01 OJ

со чэ

IO

ют скорости распространения колебаний и толщину монослоя и определяют с помощью измеренных величин физико-механические характеристики ПКМ 2.

Недостатком данного способа является также недостаточно высокая достоверность за счет использования толщины монослоя, в результате чего используется регрессионная зависимость с недостаточно высоким значением коэффициента корреляции, осо- бенно при контроле ПКМ на основе рубленного волокна.

Целью изобретения является повышение достоверности определения физико-механических характеристик ПКМ за счет использования при определении физико- механических характеристик разности фаз электрических колебаний излучающего и приемного преобразователей, прозвучива- ющих ПКМ перпендикулярно плоскости ли- ста. Способ определения физико- механических характеристик листовых анизотропных ПМК заключается в следующем .

В материале возбуждают в плоскости листа акустические колебания и принимают акустические колебания, распространяющиеся в двух направлениях анизотропии. Измеряют скорости ci и С2 распространения принятых колебаний и вычисляют их сумму. Также возбуждают в материале электроакустическим преобразователем акустические колебания перпендикулярно плоскости листа. Принимают электроакустическим преобразователем прошедшие по толщине листа акустические колебания и измеряют разность фаз электрических колебаний ющего и приемного преобразователей. Искомые физико-механические характеристики R определяют по регрессионной за- висимости

R a0+ai(ci+C2) + a2( po-yM,

где ci,C2 - скорости распространения аку- стических колебаний в двух направлениях анизотропии в плоскости листа;

ро,р - фазы электрических колебаний излучающего и приемного преобразователей при прозвучивании листа по толщине;

а0, ai, 32 - экспериментальные коэффициенты уравнения.

Способ определения физико-механических характеристик листовых анизотропных ПКМ реализуется следующим образом.

При контроле слоистого анизотропного материала, например углепластика, изготовленного методом прямого прессования

из предвари

ельно пропитанной связующим углеродной ленты, на поверхности листа устанавливают УЗ-преобразователи на частоту 60 кГц и с помощью прибора УК- 10ПМС измеряют скорости ci и С2 распространения УЗ-колебаний в двух направлениях

анизотропии

s плоскости листа. Затем, используя прибс р АНБ-650 с электроакустическими преобразователями, возбуждают и принимают акустические колебания в материале перпекдикулярно плоскости листа. Измеряют разность ро- ${ электрических колебаний излучающего и приемного преобразователей соответственно. Физико-механическая характеристика, например прочностьби при изгибе, определяется из выражения

7ц 12,8+96,9 (С1+С2)- 0,01 (ро-(,

где 7и - прочность при изгибе, МПа;

ci,C2 - скорости распространения УЗ- колебаний в двух направлениях анизотропии в плоскости листах, км/с;

, pi фазы электрических колебаний на входе излучающего и выходе прием- ногоэлектроакустического

преобразователей, град.

Данная регрессионная зависимость имеет коэффициент множественной корреляции г 0,978 и критерий надежности ,0, что значительно выше его табличного значения - 4,74.

Формула изобретения

Способ определения физико-механических характеристик листовых анизотропных полимерных композиционных материалов, заключающийся в том, что возбуждают в материале в плоскости листа акустические колебания, принимают акустические колебания, распространяющиеся в двух направлениях анизотропии, измеряют скорости распространения колебаний и определяют с помощью измеренных величин физико-механические характеристики материала, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности, дополнительно возбуждают электроакустическим преобразователем в материале перпендикулярно плоскости листа акустические колебания, принимают электроакустическим преобразователем прошедшие по толщине листа акустические колебания, измеряют разность фаз электрических колебаний излучающего и приемного преобразователей, а физико-механические характеристики R определяют по регрессионной зависимости

R a0+ai(ci+C2)-32( р о- р i).

, p 1 - фазы электрических колебагде ci,C2 - скорости распространения аку- ний излучающего и приемного преобразо- стических колебаний в двух направлениях вателей;

анизотропии в плоскости листа;a0,ai,32 - экспериментальные коэффи5 циенты уравнения.

Изобретение относится к акустическим методам контроля. Целью изобретения является повышение достоверности определения физико-механических характеристик полимерных композиционных материалов (ПКМ)за счет использования при их определении разности фаз электрических колебаний излучающего и приемного преобразователей, прозвучивающих ПКМ перпендикулярно плоЬкости листа. В ПКМ возбуждают в плоскости листа акустические колебания, принимают прошедшие через ПКМ колебания и измеряют скорости распространения колебаний в двух направлениях анизотропии. Затем, используя прибор АНБ-650 с электроакустическими преобразователями, возбуждают и принимают акустические колебания в ПКМ перпендикулярно плоскости листа. Измеряют разность фаз электрических колебаний на входе излучающего и выходе приемного электроакустических преобразователей, С помощью измеренн&х величин скоростей и разности фаз по регрессионной зависимости определяют искомые физико-механиче- ские характеристики ПКМ. (Л С