Способ измерения механического напряжения Советский патент 1982 года по МПК G01N21/70 

1

Изобретение относится к методам контроля механических напряжений в деталях конструкций.или в образцах материалов.

Известен рентгенолюминесиентный способ измерения механического напряжения, включающий предварительное облучение исследуемогб образца рентгеновским излучением и регистрацию рентгенолюминесценции интерференционных линий вторичного излучения анализируемого объекта .i.

Недостатками данного способа являются ограничение размеров испытываемых образцов, сложность настройки, трудность контроля напряжений в прюцессе движе-г ния испытываемых конструктивных элементов, значительные погрешности измерений из-за нестабильности параметров источника ионизирующего излучения, высокие затраты на приборы и раднаинонную защиту.

Наиболее близким к предложенному является способ измерения меканическо

ГО напряжения путем прикладывания к исследуемому образцу внешнего механического напряжения и регистрации возникающей при этом люминесценции t 2.

Недостатком известного способа является низкая точность измерений в об ласти упругой деформации, что обусловлено тем, что в области упругой деформации интенсивность возбуждений внешним напряжением люминесценция очень

to низка или совсем не регистрируется и лишь значительно увеличивается npi плас; тической деформации либо разрушении образца.

Цель изобретения - повышение точно15сти измерений в области упругой деформации.

Эта цель достигается тем, что согласно способу в способе измерения механического напряжения путем приклады20вания к исследуемому Образцу внешнего механического напряжения и регистрации возникающей при этом люминесценции, образец через 3-10 мин после прикладывания напряжения подвергают трибоэлектр зации. В результате трибоэлектризации повер ности образца об диэлектрик происходит генерация дополнительного поверхностного электрического заряда, возбуждаюше- го люминесценцию, величина которой будет существенно выше интенсивности свечения предварительно возбужденного внеш ним напряжением, что позволяет изме- рять механические напряжения даже в пре делах упругой деформации при движении тела с учетом силы трения. Сравнение градуировочной кривой зависимости лю- - минесцениии эталона от механического напряжения с величиной люминесценции в исследуемом образце позволяет идентифицировать измерения. На фиг. 1 изображены графики зависимости интенсивности люминесценции от величины механического одноосного напряжения сжатия; на фиг, 2 - графики зави симости изменения интенсивности люминесценции во времени под воздействием постоянной нагрузки, одноосного напряже НИИ сжатия. Пример. Проводилось исследование люминесценции при ризных величинах линейного (одноосного) напряжения сжатия для кубических образцов из различно го материала. Изучались тщательно очишенные образцы с плошадью грани 100 мм и величиной неровности поверхности не б лее 0,05 мкм в светонепроницаемой гер метической камере с постоянной средой, стабилизированной температурой и фиксированным положением относительно фото- катода фотоприемника. Для этого, вначале, к образцу прикладывают механическое одноосное напряжение сжатия, а затем спустя Ю мин проводят трибоэлектризацию трением качения и скольжения иссле дуемого предмета об полихлорвиниловый валик 10 с при 15ОО об/мин и давлении 0,2 кг/мм . После этого измеряют люминесценцию 1О с методом счета кван тов, используя в качестве фотоприемника фотоэлектронный умножитель, который им ет спектральную чувствительность 16О600 им при -2О±О,1С. На фиг. 1 изображены графики зависимости между интенсивностью люминесценции и величинами механического одноосного напряжения сжатия: кривая иг - для латуни ЛАН 59-3-2; кртвая б для текстолита марки ПТК; кривая |)- для сплава алюминия Д16. Интенсивность люминесценции образцов, возбужденной дополнительной трибоэлектризацией, превышает фон прибора в среднем в пять раз, в то время, как люминесценция этих же образцов при одном только одноосном сжатии (известный механолюминесцентный способ) не превышает фона прибора. Для обоснования граничных значений временных интервалов возбуждения люминесценции, обусловленных ползучестью микроструктур материалов при постоянной нагрузке, на фиг. 2 изображены гра- . фики зависимости интенсивности люминесценции во времени под воздействием постоянного одноосного напряжения сжатия: кривая 2- для текстолита марки ПТК при напряжении 1 кг/мм , кривая (-для сплава алюминия Д16 при напряжении l6 кг/мм, кривая е - для текстолита марки ПТК при напряжении 10 кг/мм кривая с- для сплава алюминия Д16 при напряжении 1 кг/мм . Как видно из графиков, граничные значения интервала, когда ползучесть микроструктур не влияет на люминесценцию - 3-10 мин. Использование диэлектрика в качестве материала, генерирующего при трибоэлектризации дополнительный электрический заряд на электрическом рельефе поверхности испытуемого образца, обусловлено возникающим при этом длительным временем релаксации зартда, что создает возможность эмиссии электронов с поверхности на поверхность, усиливает люминесценцию и повышает точность измерения. Использование предложенного способа измерения механического напряжения обеспечивает возможность селективного неразрушающего контроля остаточных напряжений в однотипных серийно выпускаемых деталях на основании предварительно составленных градуировочных грификов зависимости люминесценция- напряжение для эталона при фиксированном времени измерения. Формула изобретения Способ измерения механического напряжения путем прикладывания к исследуемому обризцу внешне го механическое J го напряжения и регистрации возникающей при этом люминесценции, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений в области упругой деформации, образец через 310 мин после прикладывания напряжения подвергают тршбоэлектризации.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Испытание материалов. Под ред,1961, № 1, т. 14О, с. 145-148

Блюменауэра X. М., 1979, с. 418-423. (прототип).

968712

2. Бутягин П. Ю, Активные промежуточные состояния при механическом раэ1: шёнин . полимеров. Доклады АН СССР,

гооо ЮЬ,г/мм2

Zi

..iC.«K

2000

5 5f

V

5Г

I

I

f68

to t,MUH

Фиг. Z