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-механиче; ских характеристик листовых анизотропных полимерных композиционных материалов (ПМК), в частности прочности или упругости углепластика.

Известен способ определения физико- механических характеристик электропроводных листовых анизотропных ПКМ, заключающийся в том, что устанавливают на поверхности материала цилиндрический вихретоковый преобразователь (ВТП), возбуждают ВТП в материале электромагнитные колебания, измеряют разность частот на входе и выходе ВТП в процессе его взаимодействия с ПКМ и с помощью измеренной

величины определяют физико-механические характеристики ПКМ 1.

Недостатком известного способа является недостаточно высокая достоверность за счет использования результатов измерений параметров только электромагнитных колебаний.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ опре- деленияфизико-механических

характеристик листовых анизотропных ПКМ, заключающийся в том, что возбуждают в ПКМ в плоскости листа акустические колебания, принимают акустические колебания, распространяющиеся в двух направлениях анизотропии, измеряют скорости распространения колебаний и определяют

сл ъ

W

ю XI

с помощью измеренных величин физико-механические характеристики ПКМ 2.

Недостатком данного способа является также недостаточно высокая достоверность за счет использования результатов измерения параметров только акустических колебаний.

Целью изобретения вляется повышение достоверности определения физико-механических характеристик электропроводных материалов за счет использования при определении физико-механических характеристик параметров как акустических, так и электромагнитных колебаний.

На чертеже представлена обобщенная структурная схема блока измерений параметров электромагнитных колебаний,

Блок измерений параметров электромагнитных колебаний содержит опорный генератор 1, соединенный с ним входом ВТП 2, соединенный с выходом ВТП 2 частотно-фазовый преобразователь 3 и соединенный с выходом последнего блок 4 обработки, Выход опорного генератора 1 также соединен с вторыми входами частотно-фазового преобразователя 3 и блока 4 обработки.

Способ определения физико-механических характеристик листовых анизотропных ПКМ заключается в следующем,

В материале возбуждают в плоскости листа акустические колебания и принимают акустические колебания, распространяющиеся в двух направлениях анизотропии. Измеряют скорости ci и са распространения принятых колебаний и вычисляют их сумму. Также на поверхности материала устанавливают цилиндрический ВТП так, что его ось перпендикулярна плоскости листа, и возбуждают им в материале электромагнитные колебания, В процессе взаимодействия ВТП с ПКМ измеряют разность частот (f0-fi) на входе и выходе ВТП.

Искомые физико-механические характеристики R определяют по регрессионной зависимости

R a0+ ai(ci+ C2) +32 (fo-fi),

где a0,ai,a2 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 предварительно пропитанной связующим углеродной ленты, на поверхности листа устанавливают УЗ-преобразователи на

частоту 60 кГц и с помощью прибора УК-10 ПМС измеряют скорости ci и С2 распространения УЗ-колебаний в двух направлениях анизотропии в плоскости листа. Затем на

поверхность листа устанавливают цилиндрический ВТП 2, на который с выхода опорного генератора 1 подаются электрические сигналы частотой 1 МГц. Исследуемый материал, воздействуя на ВТП 2, вызывает изменение частоты входного высокостабильного гармонического сигнала так. что частота fi выходного сигнала отличается от частоты f0 входного сигнала. Дальнейшее преобразование сигнала сводится к выделению его

информативной части, которое осуществляется частотно-фазовым преобразователем 3. Особенностью преобразователя 3 является то, что в процессе преобразования промежуточные частоты формируются из

опорного сигнала частотой f0. Преобразованный измерительный сигнал каждый раз смешивается с соответственно преобразованным опорным сигналом. Сигнал с выхода преобразователя 3, имеющий частоту глх

xfo+M (fo-fi), где , , поступает в блок 4 обработки, в качестве которого используется, например, электронно-счетный частотомер. После всех преобразований информация считывается с электронного частотомера, работающего в режиме измерения периода в виде цифрового кода N. Физико-механическая характерика, например плотность р , определяется из выражения

р -0,90+0,11(ci+C2)-0,,

где С1.С2-скорости распространения УЗ-колебаний в двух направлениях анизотропии

в плоскости листа, км/с;

N - измеренная разность частот электромагнитных колебаний на входе и выходе ВТП, Гц;

р - плотность углепластика, кг/м3.

Данная регрессионная зависимость имеет коэффициент множественной корреляции ,95 и критерий надежности ,7, 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 определения физико-механических характеристик электропроводных материалов, дополнительно устанавливают на поверхности материала цилиндрический вихретоковый преобразователь так, что его ось перпендикулярна плоскости листа, возбуждают вихретоковым преобразователем в материале электромагнитные колебания, измеряют разность частот на входе и выходе вихретокового преобразователя в про

цессе его взаимодействия с материалом, а физико-механические характеристики R определяют по регрессивной зависимости

R э0+ ai(ci+ сг) +a2(fo-f i).

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

fo.fi частоты электрических колебаний на входе и выходе вихретокового преобразователя;

а0, ai, 32 - экспериментальные коэффициенты уравнения.

Изобретение относится к акустическим методам контроля. Целью изобретения является повышение достоверности определения физико-механических характеристик электропроводных полимерных композиционных материалов (ПКМ) за счет использования при их определении параметров как акустических, так и электромагнитных колебаний В ПКМ возбуждают в плоскости листа акустические колебания, принимают прошедшие через ПКМ колебания и измеряют скорости распространения колебаний в двух направлениях анизотропии. Затем на поверхности ПКМ устанавливают цилиндрический вихретоковый преобразователь (ВТП) так, что его ось перпендикулярна плоскости листа, и возбуждают им в ПКМ электромагнитные колебания. В процессе взаимодействия ВТП с ПКМ измеряют разность частот на входе и выходе ВТП. С помощью измеренных величин скоростей и разностей частот по регрессионной зависимости определяют искомые физико-механические характеристики ПКМ. 1 ил. у Ё