Способ определения температурных напряжений в композитных конструкциях

 

н

Т т

О Il И С А Н И Е (i>) 531022

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено20.06.74 (21) 2034799/28 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.т

G 01 В 11/18//

//& 01 1 1/24

Гасударственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий (43) Опубликовано05.10.76.Бюллетень № 37 (53) УДК 531.781.2 (088.8) (45) Дата опубликования описания 24.12.76 (72) Авторы изобретения

Б.Н. Ушаков, И.П. Фролов и Т.Н. Пенькова (71) 3аявител Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. Н.Э. Баумана (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ

В КОМПОЗИТНЫХ КОНСТРУКЦИЯХ

Изобретение относится к технике оптических методов измерения деформаций, а именно к поляризационно-оптическим способам исследования напряжений и деформаций в конструкциях. 5

Известен способ определения напряжений, заключающийся в том, что изготавливают модель из материала на основе эпоксидной смолы, проводят ее полимеризацию, нагружают модель, охлаждают до комнатной тем- Ip пературы, "замораживают" деформации, изготавливают срезы модели и определяют напряжения при просвечивании их поляризованным светом (11.

Недостатком данного способа является то, что операции полимеризации и нагружения разделены во времени, что не позволяет использовать. его для определения температурных напряжений.

Наиболее близким по технической сущ- 20 ности к предложенному изобретению является способ определения температурных напряжений в композитных конструкциях, заключающийся в том, что изготавливают композитную модель конструкции из оптически 25 активного материала на основе эпоксидной смолы горячего отверждения, провоцят ее полимеризацию, нагревая по сложному температурному циклу до температуры "замораживания", а затем медленно охлаждают до комнатной температуры, после чего изготавливают срезы модели и определяют температурные напряжения при просвечивании их поляризованным светом.

Вследствие разности коэффициентов линейного расширения элементов модели фиксируются температурные напряжения (2).

Недостатком известного способа является то, что для изготовления моделей требуется длительное время (5-7 суток), в течение которого поддерживается сложный ступенчатый цикл полимеризации, Из-за большого перепада температуры при охлаждении от строго фиксированной для каждого состава температуры "замораживания" (80-130оС) до комнатной часто происходит растрескивание и отслоение оптически чувствительного материала, вследствие чего интерпрета-ция зафиксированной картины полос затруд531022

БКИИПИ Заказ 5382/151 Тираж 864 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 няется, точность последующих измерений существенно снижается и сужается температурный диапазон измеряемых напряжений.

Цель изобретения — расширение температурного диапазона измеряемых напряжений.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу модель выполняют из компаунда холодного отверждения, а операцию полимеризации проводят сначала при комнатной температуре до резинообразного состояния, а затем при 35-70оС.

Сущность способа состоит в следующем, Изготавливают композитную модель. Ее элементы, в которых измеряются напряжения, отливают из оптически чувствительного материала на основе эпоксидной смолы холодного отверждения следующего состава; эпоксидная смола ЭД-5 — 100 вес.ч., дибутилфталат — 10 вес.ч., полиэтиленполиамин — 10 вес.ч. Материал заливают в спе— циальные формы, куда вставлены другие элементы композитной модели, изготовленные из других материалов (сталь, дюралюминий, стеклопластик, оргстекло и др.), с которыми заливаемый материал скрепляется в нужных местах, Операцию полимеризации материала проводят по специально по— добранному режиму. Объемные модели помещают в воду при 5-10оС на 3 — 4 час для отвода тепла, выделяемого на начальной стадии полимеризации. Плоские модели из — за большой поверхности теплоотвода специально не охлаждают; их выдерживают на воздухе " 20 час. Объемные модели после окончания процесса тепловыделения выдерживают на воздухе 16-17 час при ком— натной температуре. В результате такой предварительной полимеризации материал достигает резинообразного состояния.

Далее композитную модель извлекают из формы и помещают в термостат, где выдерживают при 35 — 70оС до полной полимеризации оптически чувствительного материала. Окончательную полимеризацию матери-ала указанного состава можно проводить при любой температуре в указанном интервале, Чем выше температура окончательной полимеризации, тем больше величина фиксируемых в модели температурных напряженяй.

Температуру полимеризации выбирают в зависимости от требуемой величины температурных напряжений в модели так, чтобы обеспечить хорошую точность измерений и не допустить разрушения модели.

Длительность окончательной полимеризации изменяется в зависимости от температуры; при 1 = 35 С она составляет 60 час, а при t = 70оС вЂ” 12 час. После охлаждения отвержденной модели до комнатной температуры со скоростью 3 — 5о в час в ней оказываются зафиксированными напряжения от равномерного изменения температуры вследствие существенного различия коэффициентов линейного расширения элементов модели композитной конструкции.

Широкий интервал температур окончательной

® полимеризации позволяет зафиксировать в каждом конкретном случае приемлемые с точки зрения прочности модели и точности измерений температурные напряжения. После завершения технологического цикла из объемных моделей выпиливают тонкие пластинки (срезы) и по картинам полос интерференции определяют напряжения и деформ ции известными поляризационно-оптическими способами. Предлагается однократное использование модели при изучении температурных напряжений в каждой конкретной композитной конструкции.

Предложенный способ может найти применение при излучении температурных напряжений в резино-металлических, металлокерамических, металло-пластмассовых изделиях, а также в композиционных материалах: стеклопластиках, углепластиках, боропластиках и др., на объемных моделях слож > ной формы.

Формула изобретения

Способ определения температурных напряжений в композитных конструкциях, заключающийся в том, что изготавливают композитную модель конструкции из материала на основе эпоксидной смолы, проводят ее полимеризацию, охлаждают до комнатной температуры, изготавливают срезы модели и определяют температурные напряжения при просвечивании их поляризованным светом, отличающийся тем, что, сцелью расширения температурного диапазона измеряемых напряжений, модель выполняют из компаунда холодного отверждения, а операцию полимеризации проводят сначала при комнатной температуре до резинообразного состояния, а затем при 35-70оС.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1.Дюрелли А., Паркс В. Анализ деформаций с использованием муара. "Мир", М., 1974, стр. 231.

2.5атпрьо R.Ñ-Z

Зэ 10, 1963 г. (прототип).