Способ определения дефектности изделий из твердых диэлектрических материалов

Способ определения дефектности изделий из твердых диэлектрических материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к испытаниям, а именно к способам определения дефектности изделий. Цель изобретения - повышение информативности путем обеспечения как регистрации дефектов, так и их селекции по степени опасности и о начале разрушения конструкции. Конструкцию нагружают циклически и измеряют в каждом цикле количество сигналов генерируемого ею электромагнитного излучения. В случае наличия неопасных дефектов число импульсов растет с ростом числа циклов. При появлении опасных дефектов, приводящих к началу разрушения, на кривой число импульсов - число циклов наблюдается точка перегиба. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ()9) SU ((() 1 (5))5 С О) 1(1 19/08 // С О) N 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 44932)4/25-28 (22) 14,10,88 (46) 30,08.90. Бюл. № 32 (71) Томский политехнический институт им. С.М,Кирова (72) В.Н.Кулижников (53) 620,)78 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 932352, кл. С О) N 3/00, )978. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕН1И ДЕФЕКТНОСТИ

ИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ

МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к испытаниям, а именно к способам определения дефектности изделий. Цель изоб- Изобретение относится к испытаниям, а именно к способам определения дефектности изделий, Цель изобретения — повышение информативности путем обеспечения как регистрации дефектов, так и их селекции по степени опасности и о начале разрушения конструкции.

На фиг,1 показана зависимость числа импульсов излучения при нагружении древесины нагрузкой ниже уров-. ня повреждения; на фиг,2 — нагрузка вьппе уровня повреждения . устройством для осуществления предлагаемого способа служит испытательная машина, позволяющая циклически нагружать образцы, снабженные приемным устройством для регистрации числа импульсов излучения, Способ осуществляют следующим образом, 2 ретения — повьппение информативности путем обеспечения как регистрации дефектов, так и их селекции по степени опасности и о начале разрушения конструкции, Конструкцию нагружают циклически и измеряют в каждом цикле количество сигналов генерируемого ею электромагнитного излучения. В случае наличия неопасных дефектов число импульсов растет с ростом числа циклов. При появлении опасных дефектов, приводящих к началу разрушения, на кривой число импульсов число циклов наблюдается точка перегиба ° 2 ил.

Контролируемое изделие из твердо- го диэлектрического материала подвергают циклическому механическому нагружению с постоянной скоростью до выбранных заранее нагрузок, значительно меньших разрушающих, Регистрируют общее число электромагнитных импульсов, излученных изделием в процессе одного нагружения. Далее иэделие разгружают до исходного состояния, снимая приложенную нагрузку, а затем проводят очередной цикл нагружения, строя таким образом зависимость числу излученных электромагнитных импульсов во время одного цикла нагружения от числа таких циклов.

Твердые диэлектрические материалы при механическом воздействии на них обладают способностью генерировать импульсный электромагнитный сигнал (ЭМС) в радиочастотном диапазоне за

1589151

5 счет процессов перераспределения внутренней энергии твердого тела. В нагруженных твердых диэлектрических материалах как с высокой однородностью (стекло, керамика), так и с низкой (аморфные кристаллические полимеры, различные модифицированные, слоистые материалы, древесина и т.д.) задолго до их разрушения или появления крупных очагов разрушения уже .могут происходить распады межатомных связей, обуславливая появление микро:скопических дефектов, оказывающих влияние на механические характерисики изделия. Электромагнитный сигнал является следствием процессов разделения и релаксации электрических зарядов на поверхности микродефектов, имевшихся или образующихся в результате механического нагружения. Параметры ЭИС в этом случае должны зави» сеть от количества и размеров имеющихся в изделии дефектов, определякщих его прочность.

При циклическом виде механического воздействия, когда процесс нагружения чередуется с разгружением образца путем полного снятия нагрузки, в изделии развивается последовательньп, необратимый процесс разрушения.

На разных стадиях этого процесса

В изделии формируется определенный тип преобладающих дефектов, начиная от субмикроскопических и заканчивая макроскопическими, соизмеримыми с размерами изделия, которые, в свою очередь, и обуславливают характерные зависимости числа импульсов ЭИС от циклов нагружения, Суммарное число импульсов, зарегистрированных за одно нагружение, возрастает по мере увеличения циклов нагрузка — разгрузка у бездефектных образцов и уменьшается у образцов с серьезными нарушениями структуры. Признак возрастания зависимости характеризует развитие начальных субмикроскопических дефектов, которые не оказывают заметного влияния на механические свойства иэделия, Признак убывания зависимости характеризует развитие более серьезных. микроскопических нарушений, связанных с разрывами элементов, образующих структуру.

Пример. Для наиболее полной демонстрации возможностей предлагаемого способа в качестве контролируе10

55 мого материала использована древесина — природный композиционный материал, имеющий сложное строение и содержащий в своем составе более половины целлюлозы — аморфно-кристал- лического полимера, Кондиционированные образцы 12%-ной влажности представляли собой прямоугольные призмы с основанием 20 20мм и длиной вдоль волокон 30 мм. Сжатие вдоль волокон проводили на нагрузочной машине типа P-5 с постоянной скоростью, равной 4 мм/мин, до заранее выбранной нагрузки испытания, вызывающей напряжения в образце, не пре— вышающие предела пропорциональности.

Нагрузка составляла 14 кН, В процессе нагружения фиксировали текущее значение нагрузки и общее число импульсов, излученных образцом за один цикл нагружения. При достижении заданной нагрузки испытания образец разгружали до исходного состояния путем полного снятия нагрузки и сразу начинали очередной цикл.

Электромагнитный сигнал принимали приемным устройством, выполненным в виде металлической антенны, установленной на расстоянии 5 мм от боковой грани образца, Затем сигнал усиливали усилителем с полосой пропускания

80-1,8 105 Гц. Иинимальная амплитуда входного напряжения по абсолютной величине составляла не менее 3 10 В.

Далее сигнал формировали и регистрировали в цифровом виде, IIo полученным данным строили зависимости иэлучательной способности образцов (числа импульсов за один цикл нагружения ) от количества проведенных циклов, обеспечивающих последовательное увеличение их дефектности.

На.фиг. 1 приведена такая зависимость, полученная при циклических нагрузках до P,„ 14 кН, т ° е, до нагрузок испытания, при которых напряжения в образце остаются ниже предела пропорциональности, При таких нагрузках в древесине образуются только субмикроскопические нарушения структуры, При первых нагружениях в аморфных прослойках целлюлозы появляются натянутые, перенапряженные молекулы, что и приводит к разрыву прослоек> образованию субмикродефектов. Размеры таких дефектов остаются постоянными, изменяются только их концентрации. Суммарное число за5 158915 регистрированных за одно нагружение электромагнитных импульсов возрастает по мере увеличения циклов нагружения. Зависимости подобного вида наблюдаются в тех случаях, когда образец не подвергали значительным нагрузкам и он не имеет серьезных нарушений структуры, способных в значительной мере повлиять на его меха- t0 нические характеристики.

При наличии серьезных микроскопических нарушений структуры, возникающих на более поздних стадиях разрушения, иэлучательная способность образца уменьшается по мере увеличения циклов нагрузка — разгрузка.

Так, однократное нагружение образца, осуществленное до более значитель" ных нагрузок, вызывающих напряжения Я) в образце, равные пределу пропорциональности, резко уменьшает его измерительную способность при последующих циклических нагружениях до напряжений, равных 2/3 от предела пропорциональности (фиг.2).Видно, что наибольшее количество импульсов зарегистрировано при первом нагружении, прекращенном как толь напряжения в образце достигли предела пропорциональности. С увеличением циклов нагрузка — разгрузка их число уменьшается и достигает установившегося значения по мере увеличения циклов нагружения. Это связано с тем, что

35 при первом нагружении в образце произошли серьезные нарушения его структуры, вызванные значительным распадом связей, и при последующих нагруже" ниях эти связи в энергетике процесса уже не участвуют.

Формула изобретения

Способ определения дефектности изделий из твердйх диэлектрических материалов, заключающийся в том, что иэделие механически нагружают до уровня, ниже разрушающего, и регистрируют параметр генерируемого иэделием электромагнитного излучения, по которому судят о дефектности материала, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности путем обеспечения как регистрации дефектов, так и их селекции по степени опасности и регистрации начала разрушения изделия, нагружение осу-. ществляют циклически при постоянном уровне максимальной нагрузки, в качестве параметра электромагнитного излучения регистрируют в каждом цикле количество импульсов излучения и судят об опасности дефекта вследствие его развития по уменьшению величины параметра излучения с ростом числа циклов, а о начале разрушения — по точке перегиба зависимости параметра излучения от числа циклов.

1 ь

1589151

b00

Составитель Д,Поспелов

РЕдактоР А.Ревин ТехРед П Серд,окова КоРРектоР М ШаР"ши

Заказ 2535 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 и д Ф

Фиг.z

Ю Ю 7

И, цикад