Способ изготовления композитной фотоупругой модели и устройство для его осуществления

Способ изготовления композитной фотоупругой модели и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОЙ ФОТОУПРУГОЙ МОДЕЛИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1. Способ изготовление композитдЫ фотоупругой модели методом точного лв тья из эпоксидного компаунда, вклкпаюший его полные ризанию в фотообразукьших элементах прн постоянной темп ютуре 35-6О С до гелеобразного оостряння, а затем при изменении темпфатуры .до 1ОО-150 С с момента.и;зменеш1я размера модели и при последующей стабилизации температуры, отличаюшийс я тем, что, с целью увеличения точности обеспечения равновесного режима полимеризации, температуру модели изменяют пропорционально интегралу отклонения фактической деф()маш1И модели от заданной, а заданную дефо{(ацию корректируют пропорционально деформации фор (П моофааующих элементов. о с о 4; Ц 4

СОЮЭ СОИЕТСНИХ

Ц \

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг!

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ОСЕ

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТИРЫТИЙ (21 ) 3348415/23-05 (22) 09.10.81 (46) 23.03.83. Бкн. % 1 1 (72) С, С. Рочев и Л. Д Першина (53) 66.012-52(088.8) (56) 1. Верещагин А. Н. и Кетов В. М.

Механика деформируемых тел. Ученые записки Пермского университета. Сборник, Пермь,,1971, % 257, с. 108:111, 2. Авторское свидетельство СССР

И. 718471, кл. С 09 У 3/00, 1978 (прототип).. (54.) (57) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМ-ПОЗИТНОЙ ФОТОУПРУГОЙ МОДЕЛИ .И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУШЕСТВЛЕ-

НИЯ

„„SU„„1006447 A (д) С 08 У 5/00; G 05Ъ 27/00

1. Способ изготовления композитной фотоупругой модели методом точного литья иэ эпоксидного компаунда, включающий его полиме изацию в фотообразукьших элементах цри постоянной температуре 35-60 С до гелеобразного состояния, о а затем прн изменении температуры.до

100-150 С с момента изменения разме. ра модели н при последующей стабилиза« ции температуры, о т л и ч а ю ш и йс я тем, что, с цепью увеличения точности обеспечения равновесного режима полимеризации, температуру модели изменяют пропорционально интегралу отклонения фактической деформапии модели от заданной, а заданную деформацию коррек- Е

Ф тируют пропорционально деформации формообрааукицих элементов.

Заамге

С.

1006

2.,Устройство для изготовления композитной фотоупругой модели, содержащее . термокамеру, расположенные в термокамере формообразующие элементы, в которых помещены основная и вспомогательная фотоупругие модели, поплавок, соеди, ненный с вспомогательной моделью, и узел регулирования температуры в термокамере, включающий датчик температуры, блок формирования закона регулирования температуры и нагревательный элемент, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с цег

447 лью увеличения точности обеспечения равновесного режима попимеризации, оно снабжено датчиком перемещения поплавка, блоком задания деформации модели и блоком формирования разности деформации, причем выход датчика перемещения поплавка и выход блока задания деформации модели соединены с входом блока форми с. рования разности деформаций, выход которого подключен к входу блока задания температуры выполненного в виде инте1 гратора.

Ф

Изобретение относится к способам изго3 товления композитных фотоупругих моделей из эпоксидного компаунда и к устройствам для его осуществления и может найти применение в поляризационно-оп- 5 тических методах исследования напряжений (деформаций).

Известен способ изготовления композитной фотоупругой модели методом точноf

ro литья из эпоксидного компаунда, заключающийся в том, что его поцимеризуют при постоянной температуре 35о

60 С, а затем увеличивают температуру до 100-150" С с последующей фиксацией деформаций при охлаждении модели, стаби, лизации температуры модели. Устройство, реализующее данный способ, содержит тер- мокамеру и систему програмного увеличения температуры (1).

Недостатком данного способа и реализующего его устройства является возможность образования в моделях (особенно крупногабаритных) значительного градиента температур по объему, что ведет к неоднозначности оптико-механических свойств по объему модели, к неотжигаемому краевому эффекту, а также к снижению прочности полимера, что может привести в некоторых случаях к разрушению модели. Исключить указанные недостатки возможно путем реализации равновесного режима полимеризации, при ко> тором полимеризационная усадив полностью компенсируется температурным расширением полимера.

Наиболее близким к изобретению яв ляется способ изготовления композитной

2 фотоупругой модели и устройство для. его осуществления Р-2 j.

Известный способ изготовления композитной фотоупругой модели из эпоксидного компаунда методом точного литья включает его полимеризацию в формообразующих элементах при постоянной температуре 35-60 С до гелеобраэного соо стояния, а затем при изменении температуры до 100-150 С с момента изменения размера модели и при последующей стабилизации темпера туры.

Известное устройство для изготовления композитной фотоупругой модели содержит термокамеру, расположенные в термокамере формообразующие элементы, в которых помещены основная и вспо - .

Ф могательная фотоупругие модели, поплавок, соединенный с вспомогательной мо- делью, и узел регулирования температуры в термокамере, включающий датчик температуры, блок формирования закона регулирования температуры и нагревательный элемент.

Недостатком известных способа и устройства является низкая точность обеспечения равновесного режима полимериэа; ции модели, что объясняется тем, что при уменьшении объема модели ее температура увеличивается с заданной скоростью в то время, квк скорость полимеризационной усадки не является заданной, вследствие чего возникает динамическая ошибка слежения температуры за изменением объема модели; кроме того, релейное регулирование температуры, осуществляемое в известных способе и устройстве эа счет наличия зоны нечувст3 1006447 4 точность обеспече- На фиг. 1 показано устройство, осума полимеризации. ществляюшее предложенный способ; на ается из-за неуче- фиг. 2 — график изменения температуры образующих элемен- в термокамере в зависимости от времени

5 при реализации равновесного режима поя является увеличе- лимеризации композитной модели, обеспеения равновесного чивающего соответствие размеров полки, мера литейной форме. вительности, снижает ния равновесного режи

Точность также сниж та деформации формо тов.

Целью изобретени ние точности обеснеч режима полимеризаци б

Эта цель достигается тем, что согласно способу изготовления композитной фо.тоупругой модели методом тОчного литья иэ эпоксидного компаунда, заключающемуся в его полимериэации в формообразуюших элементах при постоянной температуре 35-60 С до гелеобразного состояния, а затем при.изменении .температуры до 100-150 С с момента изменения размере модели и при последующей стабилизации температуры, температуру модели. изменяют пропорционально интегра- 20 лу отклонения фактической деформации модели от заданной, а заданную деформацию корректируют пропорционально деформации формообразующих элементов.

Эта цель достигается также тем, что устройство для изготовления композитной фотоупругой модели, содержащее термокамеру, расположенные в термокамере формообразующие элементы, в кото- 3я рых помещены основная и вспомогательная фотоупругие модели, поплавок, соединенный с вспомогательной моделью, и узел регулирования температуры в термокамере, включающий датчик температуры, 35 блок формирования закона регулирования температуры и нагревательный элемент, дополнительно снабжено .датчиком перемещения поплавка, блоком задания деформации модели и блоком формирования раз- > ности деформаций, причем выход датчика перемещения поплавка и выход блока задания деформации модели соединены с входом блока формирования разности де формаций, выход которого подключен к

45 входу блока задания температуры, выпспненного в виде интегратора.

I Сущность способа состоит в следующем.

Эпоксидный компаунд полимеризуют до гелеобраэного состояния при постоо янной температуре 35-60 С, затем температуру изменяют {увеличивают) до

100-150 С пропорционально интегралу отклонения фактической деформации модели от заданной, а заданную деформацию модели изменяют пропорционально дефор мации формообразующих элементов.

Устройство содержит термокамеру 1 с нагреватепьным. элементом 2, основную 3 и .вспомогательную 4 модели, корпус 5 формообразующих элементов (внут-. ренняя поверхность корпуса 5 вспомогательной модели покрыта антиадгезивом), соединенный с вспомогательной моде— лью поплавок 6, датчик перемещения поплавка 7, датчик температуры 8, блок формирования закона регулирования тем- пературы 9, выполненный в виде интегратора блок задания температуры 10, бпок формирования разности деформаций .11 и блок задания деформации модели 12.

Работа устройства заключается в следующем.

Перед началом полимеризации модели в интеграторе 10, устанавливают начальное значение его выходного сигнала, соответствующее постоянной температуре в пределах 35-60 С. Узел регулирования температуры {датчик температуры 8, блок 9 формирования закона регулирования температуры и нагревательный элемент 2) автоматически поддерживает за данную температуру до перехода основной модели 3 и вспомогательной модели 4 в гелеобразное состояние. При переходе модели 4 в гелеобразное состояние начинается ее попимзризационная усадка, при этом поплавок 6 перемещается. Вследствие этого выходкой сигнал датчика перемещений 7 изменяется и на выходе блока

11 появляется сигнал разности фактической и заданной деформации модели. В бпоке 10 данная разность интегрируется и в соответствии с его выходными сигналами узел регулирования температуры производи т автоматическое изменение температуры до момента, когда фактическая деформация модели 4 станет равна заданной, причем заданная деформация, формируемая бпоком 12-, изменяется пропорционально деформации формообразующих элементов {в данном случае корпуса

5 модепи 4). Повышение температуры продолжается до полной реализации попимеризационной усадки, затем устройство отключается.

Т4 С с @с) g t0

ВНИИПИ Заказ 2045/39 Тираж 492 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

% 1006

График изменения температуры в термоквмере в зависимости от времени при реализации равновесного режима полимериэации композитной модели получен с использованием предлагаемого устройст- S ва для состава на основе смолы горячего отверждения (ЭД-16), отвержденной из оме тил те трагидрофтале вым ангидридом (изо-МТГФА) в присутствии катализатора диметиланилина (LlNA).

" Сравнение данного способа и ревлизукицего его устройства с известцым показывает, что предлагаемые способ и устройство имеют преимущество по реализации равновесного режима полимериэвции композитных моделей.

Основные причины этого следующие.

В данном способе температура модели изменяется пропорционально интегра» лу отклонения фактической деформации модели от заданной, что позволяет снизить динамическую погрешность слежения температуры.за изменением объема модели.

Qawoe устройство не содержит контакта и передаточного механизма, которые всегда имеют зону нечувствительности, увеличивающую погрешность регулирования деформации.

В данном устройстве реализовано не- ЗО прерывное двухконтурное регулиревание

447 6 деформации полимера, которое также увеличивает точность обеспечения равновесного режима попимеризации (в известном устройстве имеет место релейное регули рова we ) .

В данном способе учтена температурная деформация формообрвэуюших элементов модели; учет производится в задатчике путем изменения задания деформации модели пропорционально температурной деформации корпуса.

Изменение задания деформации модели может производиться на основе измеренного значения температуры и знания температурного коэффициента расширения материала формообразующих элементов или же путем непосредственного измерения деформации корпуса модели при помощи тензореэистора (не показан), размещенного на вспомогательном (свободном от полимера) корпуса.

Обеспечение равновесного режима, т.е. такого режима, когда полимернзационная усадка модели полностью компенсируется ее температурным расширением, позволяет увеличить точность моделирования напряженно-деформированного состояния изделий вследствие исключения воэможности фиксации нежелательных по.лимериэационных деформаций, а также в

2-3 раза увеличит прочность модели,