Способ определения физико-механических характеристик листовых анизотропных полимерных композиционных материалов

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 N 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ пРи гкнт сссР .. 4ИОЩЩЩ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, - " » э - -ям"

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

8 (21) 4716237/28 (22) 05.06.89 (46) 07.08.92. Бюл. ¹ 29 (71) Обнинское научно-производственное объединение "Технология" (72) Ю.В.Дряпочко, М,Д,Дубина и В.А,Локшин (56) 1. Механика композиционных материалов, 1987, ¹ 5, с, 891-897.

2. Авторское свидетельство СССР

N 1442904, кл, G 01 N 29/00, 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИСТОВЫХ АНИЗОТРОПНЫХ ПОЛИМЕРНЬ!Х

KOMПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относйтся к акустическим методам контроля. Целью изобретения является повышение достоверности определения физико-механических характеристик

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 фиэикомеханических 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

„„ Ы„„1753397 Al 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 скорбстей и разностей частот по регрессионной зависимости определяют искомые физико-механические характеристики ПКМ, 1 ил. величины определяют физико-механические характеристики ПКМ (1). Щ

Недостатком известного способа явля- (р ется недостаточно высокая достоверность за счет использования результатов измерения параметров только электромагнитных колебаний.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения физико-механических л 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

1753397 частоту 60 кГц и с помощью прибора УК-10

ПМС измеряют скорости с1 и сг распространения УЗ-колебаний в двух направлениях анизотропии в плоскости листа. Затем на

5 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 изме10 нение частоты входного высокостабильного гармонического сигнала так, что частота f1 выходного сигнала отличается от частоты f входного сигнала. Дальнейшее преобразование сигнала сводится к выделению его

15 информативной части, которое осуществляется частотно-фазовым преобразователем

3, Особенностью преобразователя 3 являет-. ся то. что в процессе преобразования промежуточные частоты формируются из

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

25 yfp+M (fp-f1), гДе m<1, М>1, постУпает в блок

4 обработки, в качестве которого используется, например, электронно-счетный частотомер. После всех преобразований информация считывается с электронного ча30 стотомера, работающего в режиме измерения периода в виде цифрового кода N.

Физико-механическая характерика, например плотность р, определяется.иэ выражения

45 где ао, а1,аг — экспериментальные коэффициенты уравнения.

Способ определения физико-механических характеристик листовых анизотропных

ПКМ реализуется следующим образом, При контроле слоистого анизотропного 5 материала, например углепластика, изготовленного методом прямого прессования из предварительно пропитанной связующим углеродной ленты, на поверхности листа устанавливают УЗ-преобразователи на

50 с помощью измеренных величин физико-механические характеристики ПКМ (2), Недостатком данного способа является также недостаточно высокая достоверность эа счет использования результатов измерения параметров только акустических колебаний.

Целью изобретения является повышение достоверности определения физико-механических характеристик электропроводных материалов за счет использования при определении физико-механическйх 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 соединейный 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 аниэотропных

ПКМ заключается в следующем, В материале возбуждают в плоскости листа акустические колебания и принимают акустические колебания, распространяющиеся в двух направлениях анизотропии.

Измеряют скорости с1и сг 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. B процессе взаимодействия

BTfl с ПКМ измеряют разность частот(1с-f1) на входе и выходе ВТП, Искомые физико-механйческие характеристики R определяют по регрессионной зависимости

R= ао+ а1(с1+ сг ) +аг (fp-f1), р =-0,90+0,11(с1+сг)-0,008N, где с1,c2 — 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;

p —. плотность углепластика, кгlм .

Данная регрессионная зависимость имеет коэффициент множественной корреляции г=0,95 и критерий надежности F=49,7, 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

1753397 цессе его взаимодействия с материалом, а физико-механические характеристики R определяют по регрессивной зависимости

R =ao+ а (с + сг) +a2(fo-f >). б

Составитель В.Гондаревский

Редактор Т.Юрчикова Техред М.Моргентал . Корректор И.Муска

Заказ 2765 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 распространения колебаний и определяют с помощью измеренных величин физико-механические характеристики материала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности определения физико-меха- 5 нических характеристик электропроводных материалов, дополнительно устанавливают на поверхности материала цилиндрический вихретоковый преобразователь так, что его ось перпендикулярна плоскости листа, воз- 10 буждают вихретоковым преобразователем в материале электромагнитные колебания, измеряют разность частот на входе и выходе вихретокового преобразователя в про15 где С1,с2 — скорости распространения акустических колебаний в двух направлениях аниэотропии в плоскости листа;

1О f > — частоты электрических колебаний на входе и выходе вихретокового преобразователя; а, а1, а2 — экспериментальные коэффициенты уравнения.