Способ оценки нижней температурной границы механической работоспособности изделий из полимерных компаундов

Изобретение относится к области исследований, в которых оценивается работоспособность изделий, герметизированных полимерными компаундами, а также армированных изделий из полимерных компаундов, подвергающихся воздействию температурных напряжений при их проектировании, а также в процессе эксплуатации. Сущность: определяется вероятность безотказной работы при нормальном распределении температурных напряжений и прочности по формуле

где - среднее значение прочности при растяжении; - среднее значение температурного напряжения; S σ P - среднее квадратическое отклонение прочности при растяжении; S σ T - среднее квадратическое отклонение температурного напряжения, а нижнюю температурную границу механической работоспособности определяют как температуру, при которой достигнута требуемая вероятность безотказной работы. Технический результат: повышение достоверности оценки нижней температурной границы механической работоспособности изделий, герметизированных полимерными компаундами, а также армированных изделий из полимерных компаундов, подвергающихся воздействию температурных напряжений. 2 ил.

 

Изобретение относится к области исследований, в которых оценивается работоспособность изделий, герметизированных полимерными компаундами, а также армированных изделий из полимерных компаундов, подвергающихся воздействию температурных напряжений при их проектировании, а также в процессе эксплуатации.

Металлические детали в сочетании с полимерными компаундами нашли широкое применение технологической оснастке, при восстановлении изношенных деталей, в защитных покрытиях, в корпусных деталях, для герметизации радиотехнических изделий. Полимерные компаунды представляют собой многокомпонентные отверждающиеся системы, включающие смолу, отвердитель, наполнитель и т.д.

Эти материалы отличаются простой технологией формообразования. Одной из особенностей отверждающихся систем является наличие усадки в процессе отверждения и изменения температуры. При охлаждении, при отрицательных температурах в полимерном элементе детали при стесненных деформациях возникают температурные напряжения. Эти напряжения достигают больших значений и могут вызвать растрескивание, отслаивание, нарушение герметичности.

В связи с этим является важным определение нижней температурной границы механической работоспособности изделий из полимерных компаундов.

Известен способ определения нижней границы рабочих температур силиконовых эластомеров для производства изделий электроники, при котором оценка пригодности силиконового эластомера для изделия, эксплуатирующегося при низких температурах, связана с измерением двух параметров: ТКЛР и твердости материала. Графики зависимости данных параметров от температуры, а также от скорости изменения температуры свидетельствуют о поведении силиконовых эластомеров в реальных условиях эксплуатации [1].

Этот метод определения нижней границы рабочих температур эластомеров не учитывает температурные напряжения и прочность материала, а также рассеяние этих характеристик.

Температурные напряжения могут быть определены расчетным или экспериментальным методами.

Для оценки склонности полимерных компаундов к образованию температурных напряжений используется терморелаксационная характеристика. Терморелаксационной характеристикой (ТРХ) называется температурная зависимость напряжения, возникающего в компаунде при совместной тепловой деформации системы «компаунд - залитый элемент». Экспериментальным методом определение ТРХ проводится при одноосном растяжении. Прибор для снятия ТРХ называется терморелаксометром [2, 3]. При определении ТРХ ряда образцов одного компаунда получают статистические характеристики температурных напряжений. ТРХ может быть определена и расчетным путем.

Прочностные свойства полимерных компаундов оцениваются разрушающим напряжением при растяжении σр в зависимости от температуры.

Механическая работоспособность материалов представляет собой способность не разрушаться под действием механических нагрузок при различных температурах.

Предложено производить оценку нижней температурной границы механической работоспособности изделий из полимерных компаундов путем анализа перекрытии плотностей распределения температурных напряжений и прочности. При этом указанная оценка изделия заключается в том, что понижение температуры вызывает рост температурных напряжений в изделии или его элементе и при достижении прочности наступает потеря его работоспособности - разрушение.

Факторы, определяющие прочность элементов изделия, являются случайными переменными, а, следовательно, и прочность будет случайной переменной. Температурные напряжения, возникающие в элементе изделия, также зависят от многих переменных (упругих, деформационных, дилатометрических характеристик и др.), обладающих изменчивостью или рассеиванием. Причинами рассеяния являются различия в структуре материала образца, степень его дефектности, различие в размерах, точность определения измеряемых характеристик, стабильность условий испытания и т.д. Это приводит к тому, что температурные напряжения также становятся случайными переменными. Нормальное распределение случайных величин применяется в тех случаях, когда они зависят от большого числа независимых воздействий.

Типичная терморелаксационная характеристика σTT(T°C) и температурная зависимость прочности σPP(T°C) полимерных компаундов представлена на фиг. 1.

ТРХ представляет собой кривую, состоящую из двух участков. Участок при Т>Tc соответствует высокоэластичному состоянию. На этой стадии рост напряжения сопровождается его быстрой релаксацией, поэтому значение напряжения на этом участке невелики. При достижении температуры стеклования при Т<Tc релаксационные процессы резко замедляются и происходит интенсивный рост напряжений.

На фиг. 2 показано перекрытие распределений температурных напряжений в изделии ƒσT) со средним значением σT(Т) и средним квадратическим отклонением S σ T ( T ) , а также прочности ƒσP) со средним значением и средним квадратическим отклонением S σ P ( T ) .

При температуре, близкой к точке пересечения ТРХ и температурной кривой прочности полимерных компаундов в зависимости от рассеяния этих характеристик, происходит потеря работоспособности - разрушение.

Нормальное распределение является наиболее часто используемой статистической моделью.

Вероятность безотказной работы определяется при нормальном распределении температурных напряжений и прочности [4, 5].

Выражая вероятность безотказной работы R через нормированную функцию нормального распределения, имеем

где - среднее значение прочности при растяжении;

- среднее значение температурного напряжения;

S σ P - среднее квадратическое отклонение прочности при растяжении;

S σ T - среднее квадратическое отклонение температурного напряжения.

Изделия различного назначения требуют разного уровня безотказности, показателем которой является вероятность безотказной работы. Проводится ряд вычислений вероятности безотказной работы при температурах, близких к точке пересечения ТРХ и температурной кривой прочности полимерных компаундов. Температура, при которой достигнута требуемая вероятность безотказной работы, является нижней температурной границей механической работоспособности изделий из полимерных компаундов.

Источники информации

1. Кондратюк Р. Определение нижней границы рабочих температур силиконовых эластомеров для производства изделий электроники /Р. Кондратюк // Вектор высоких технологий. - 2013. - №4(4). - С. 52-57.

2. Кан К.Н., Николаевич А.Ф., Шанников В.М. Механическая прочность эпоксидной изоляции. - Л.: Энергия, 1973, 152 с.

3. Кан К.Н., Николаевич А.Ф., Славянинова Е.Л. Проектирование и технология герметизирующей изоляции элементов электротехнической и электронной аппаратуры. - Л.: Энергоиздат, 1983, 128 с.

4. Капур К., Ламберсон Л. Надежность и проектирование систем. Пер. с англ. / Под ред. И.А. Ушакова. - М.: Мир, 1980. - 604 с.

5. Реутов А.И. Прогнозирование надежности строительных изделий из полимерных материалов: монография / А.И. Реутов. - М.: ООО РИФ «Стройматериалы», 2007. - 184 с.

Способ оценки нижней температурной границы механической работоспособности изделий из полимерных компаундов, отличающийся тем, что определяется вероятность безотказной работы при нормальном распределении температурных напряжений и прочности по формуле

где - среднее значение прочности при растяжении;
- среднее значение температурного напряжения;
S σ P - среднее квадратическое отклонение прочности при растяжении;
S σ T - среднее квадратическое отклонение температурного напряжения,
а нижнюю температурную границу механической работоспособности определяют как температуру, при которой достигнута требуемая вероятность безотказной работы.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области вычислительной техники, применяемой в нефтяной промышленности, а именно, к информационным системам автоматизации управления нефтедобывающего предприятия.

Группа изобретений относится к области вычислительной техники и может быть использована для определения потребления электроэнергии. Техническим результатом является повышение точности расчета потребления электроэнергии каждым электрическим бытовым прибором.

Изобретение относится к средствам анализа данных. Техническим результатом является увеличение точности прогнозирования событий в скважине.

Изобретение относится к информационной безопасности. Технический результат заключается в снижении нагрузки на вычислительные ресурсы при определении категории сетевого ресурса.

Группа изобретений относится к области полигонных испытаний и может быть использована для определения характеристик пролета снарядов относительно центра мишени.

Изобретение относится к области исследований, в ходе которых оценивается работоспособность армированных и подвергающихся воздействию нагрузки изделий при их проектировании, а также в процессе эксплуатации.

Изобретение относится к области медицины. Техническим результатом является повышение точности эпидемиологического районирования.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для управления равновесным случайным процессом (РСП). Техническим результатом является оптимизация режима управления.

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано для оценки надежности и качества функционирования сложных автоматизированных и гибких производственных и телекоммуникационных систем произвольной структуры, в которых используется циклический характер производства, предоставления телекоммуникационных услуг и временное резервирование.

Изобретение относится к устройству для моделирования каталога разведки разнотипных подвижных объектов. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей путем обеспечения моделирования каталога разведки разнотипных подвижных объектов.

Изобретение относится к устройству для повышения точности измерений. Технический результат заключается в повышении точности измерения величин. Устройство состоит из блоков памяти, блока деления, тестового блока и блока умножения, характеризующееся тем, что в устройство дополнительно введен пульт оператора, состоящий из блока индикации информации, вход которого является входом устройства, и блока управления, один выход тестового блока подключен на вход блока индикации информации, выход которого подключен на вход блока управления, выходы которого через первый и второй блок памяти подключены на вход блока деления, выход которого подключен на вход третьего блока памяти, выход которого и второй выход тестового блока подключены на входы блока умножения, выход которого является выходом устройства. 3 ил.

Изобретение относится к области автоматизации процессов на предприятии. Технический результат заключается в сокращении времени обработки данных по определению экономического эффекта внедрения. Для этого разработан блок расчета экономического эффекта, содержащий базу данных, содержащую шаблоны для расчета экономического эффекта технического предложения; блок выбора шаблона, выполненный с возможностью выбора шаблона из базы данных; блок приема набора параметров, выполненный с возможностью приема от пользователя набора параметров, определяемых выбранным шаблоном; причем блок расчета экономического эффекта выполнен с возможностью расчета экономического эффекта на основании введенных параметров; причем набор параметров состоит из базового набора и расширенного набора, и блок расчета экономического эффекта выполнен с возможностью сравнивать экономический эффект, рассчитанный по базовому набору, с пороговой величиной и предоставлять возможность ввода расширенного набора при превышении пороговой величины для более точного расчета экономического эффекта. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники и предназначено для вычисления и индикации усредненных значений потерь мощности, напряжения сети и тока нагрузки, а также может найти применение в качестве регистратора этих величин за длительный период. Техническим результатом является обеспечение возможности непрерывного контроля и регистрации усредненных значений потерь мощности, напряжения сети и тока нагрузки. Регистратор содержит датчик тока (ДТ) 1, датчик напряжения сети (ДН) 2, первый 3 и второй 4 входные преобразователи (ВП), микроконтроллер (МК) 5, датчик 6 температуры окружающей среды (ДТОС), датчик 7 температуры проводника (ДТП), генератор 8 прямоугольных импульсов (ГПИ), третий 9, первый 10 и второй 11 приемопередатчики, цифровой индикатор 12, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 13, компьютер 14. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано в системах космического мониторинга объектов сельскохозяйственного назначения для идентификации их состояния, целенаправленной обработки спутниковых снимков, полученных из различных источников с использованием дополнительных (наземных) данных и формирования проблемно-ориентированных цифровых план-схем участков земной поверхности. Способ включает идентификацию объектов на местности на основе исходного картографического материала, определение классификационного кода, получение метрической информации об указанных объектах, соответствующей семантической информации о носителе в файловой системе, уточнение характера локализации, размеров и качественной информации, включающей количество точек метрики и характеристики объекта, значение их кода и численные значения этих характеристик. Повторяют указанные операции для каждого из объектов. При этом с целью обеспечения универсальности хранимой информации, оперативности обработки и достоверности ее результатов используют векторное оформление исходной и опорной информации в виде базовых слоев, обладающих географической и пространственной привязкой и записанных в отдельные файлы, а также опорные данные геометрического характера и географическую привязку точек метрики каждого объекта по данным дистанционного зондирования земли, агрегируя информацию слоев в соответствии с требованиями к выходной информации - тематической цифровой план-схемой. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано при моделировании процессов функционирования судоходных шлюзов для различных стратегий движения судов через судоходный шлюз с учетом специфики подготовки отдельных систем шлюза и динамики его применения. Технический результат заключается в повышении точности моделирования за счет имитации процессов подготовки отдельных систем шлюзов с учетом выполнения требуемого количества и качества элементарных операций и ограниченных возможностей каждого исполнителя по количеству выполненных операций при различных стратегиях шлюзования судов. Устройство содержит модель центрального пульта управления шлюзом, модель камеры шлюза, модель верхнего бьефа, модель нижнего бьефа, модель светофора верхнего бьефа, модель светофора нижнего бьефа и i (i=1…N) блоков подготовки. 2 ил.

Изобретение относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники, предназначено для вычисления и индикации усредненной на 1-минутном интервале мощности потерь электроэнергии, а также может быть использовано в качестве многоканального счетчика-регистратора потерь электроэнергии в нескольких присоединениях распределительного устройства. Техническим результатом является обеспечение возможности непрерывного контроля и регистрации усредненных значений мощности потерь электроэнергии в присоединениях распределительного устройства. Он достигается тем, что система содержит первый - n-й (где n - число присоединений распределительного устройства) датчики тока (ДТ) 1-2 присоединений распределительного устройства, многовходовой аналоговый коммутатор (AK) 3, входной преобразователь (ВП) 4, датчик 5 температуры окружающей среды (ДТОС), генератор 6 прямоугольных импульсов (ГПИ), микроконтроллер (МК) 7, первый - n-й датчики 8-9 температуры проводников присоединений, первый 10, второй 11 и третий 12 приемопередатчики, цифровой индикатор (ЦИ) 13, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 14, компьютер 15. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Группа изобретений относится к области информационно-измерительной и вычислительной техники, предназначена для вычисления и индикации относительной интенсивности износа изоляции обмоток трансформаторов. Технический результат – обеспечение возможности одновременного контроля и регистрации ресурса двух трансформаторов. Для этого первый вариант счетчика содержит первый 1 и второй 2 датчики тока (ДТ) первого и второго трансформаторов, двухвходовой аналоговый коммутатор (АК) 3, входной преобразователь (ВП) 4, датчик температуры окружающей среды (ДТОС) 5, генератор 6 прямоугольных импульсов (ГПИ), микроконтроллер (МК) 7, первый-третий приемопередатчики 8-10, цифровой индикатор (ЦИ) 11, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 12, компьютер 13. Второй вариант счетчика содержит первый 14 и второй 15 датчики температуры наиболее нагретой точки обмотки первого и второго трансформаторов, ГПИ 16, МК 17, первый - третий приемопередатчики 18-20, ЦИ 21, ПЗУ 22, компьютер 23. Третий вариант счетчика содержит первый 24 и второй 25 ДТ первого и второго трансформаторов, АК 26, ВП 27, первый 28 и второй 29 датчики температуры, ГПИ 30, МК 31, первый - третий приемопередатчики 32-34, ЦИ 35, ПЗУ 36, компьютер 37. 3 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат – непрерывный контроль и регистрация уровня потерь электроэнергии в сети, повышение точности определения потерь. Согласно изобретению система содержит датчик тока, датчик температуры окружающей среды, датчик температуры проводников присоединений, микроконтроллер, первый и второй приемопередатчики, постоянное запоминающее устройство, средство для отображения информации, отличающаяся тем, что в нее дополнительно введены второй микроконтроллер, третий микроконтроллер, четвертый микроконтроллер, цифровой трехфазный счетчик, цифровой однофазный многофункциональный счетчик, цифровой датчик напряжения, цифровое измерительное устройство реактивной мощности, первое приемное устройство, второе приемное устройство, третье приемное устройство, четвертое приемное устройство, первое передающее устройство, второе передающее устройство, третье передающее устройство, четвертое передающее устройство, пятое передающее устройство, шестое передающее устройство, седьмое передающее устройство, трансформатор симметрирующий трехфазный, компенсатор реактивной мощности, распределительное устройство, стабилизатор напряжения, блок управления, выполненный в виде микропроцессора, состоящий из блока сбора данных, блока анализа текущих показателей, блока принятия решений, блока определения потерь. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике. Техническим результатом является повышение точности моделирования процессов функционирования судоходных шлюзов, расширение функциональных возможностей и области применения устройства за счет имитации процессов проведения технического обслуживания различных систем судоходного шлюза с учетом контроля качества его выполнения для различных стратегий шлюзования. Устройство содержит модель центрального пульта управления шлюзом, включающую генератор команд, три триггера, два генератора случайных импульсов, одиннадцать элементов И, элемент индикации и восемь элементов ИЛИ, модель камеры шлюза, включающую четыре генератора случайных импульсов, элемент И, три элемента ИЛИ, модель верхнего бьефа и модель нижнего бьефа, каждая из которых включает генератор случайных импульсов, реверсивный счетчик импульсов, элемент ИЛИ, элемент И и блок технического обслуживания, включающий блок управления и группу блоков выполнения технического обслуживания, модель светофора верхнего бьефа и модель светофора нижнего бьефа, каждая из которых включает триггер и два элемента индикации. 5 ил.

Изобретение относится к технике моделирования экономических процессов предприятий и может быть использовано для расчета заработанной платы рабочих на машиностроительном предприятии. Способ формирования данных об оплате труда работников предприятия заключается в том, что формируют и хранят данные об оплате труда в модуле справочной базы данных, действующей на предприятии, формируют и хранят данные о нормативах затрат заработной платы на один приведенный нормо-час сданной продукции и формируют данные о показателе сданной продукции, по которым определяют данные о зарплате всех работников за n месяцев по конечным результатам, вычисляют месячную зарплату каждого работника по тарифной модели, осуществляют накопление данных о тарифной зарплате каждого работника за n месяцев, которые суммируют, получают данные о трудовом вкладе коллектива в общий объем сданной продукции, определяют данные о суммарной зарплате за n месяцев по конечным результатам каждого работника, на основании этих данных и данных о суммарной выплаченной индивидуальной зарплате каждого работника за период n-1 месяцев определяют данные о зарплате каждого работника по конечным результатам работы за n-ый месяц. Изобретение направлено на повышение точности определения заработной платы. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области исследований, в которых оценивается работоспособность изделий, герметизированных полимерными компаундами, а также армированных изделий из полимерных компаундов, подвергающихся воздействию температурных напряжений при их проектировании, а также в процессе эксплуатации. Сущность: определяется вероятность безотказной работы при нормальном распределении температурных напряжений и прочности по формулегде - среднее значение прочности при растяжении; - среднее значение температурного напряжения; SσP - среднее квадратическое отклонение прочности при растяжении; SσT - среднее квадратическое отклонение температурного напряжения, а нижнюю температурную границу механической работоспособности определяют как температуру, при которой достигнута требуемая вероятность безотказной работы. Технический результат: повышение достоверности оценки нижней температурной границы механической работоспособности изделий, герметизированных полимерными компаундами, а также армированных изделий из полимерных компаундов, подвергающихся воздействию температурных напряжений. 2 ил.

Наверх