Способ измерения механического напряжения

 

(72) Автор изобретения

В. Э. Орел (7I ) заявитепь (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО

НАПРЯЖЕНИЯ

Изобретение относится к методам контроля механических напряжений в деталях конструкций.или в образцах материалов.

Известен рентгенолюминесцентный способ измерения механического напряжения, включаюший предварительное облучение исследуемог6 образца рентгеновским излучением и регистрацию рентгенолюминесценции интерференционных линий вторичного излучения анализируемого объекта $ 1).

Недостатками данного способа являются ограничение размеров испытываемых образцов, сложность настройки, трудность контроля напряжений в процессе движения испытываемых конструктивных элементов, значительные погрешности измерений иэ-аа нестабильности параметров источника ионизирующего излучения, высокие затраты на приборы и радиационную эашиту.

Наиболее близким к предложенному является способ измерения механическоro напряжения путем прикладывания к исследуемому образцу внешнего механического напряжения и регистрации воэникаюшей при этом люминесценции f 2 .

Недостатком известного способа является низкая точность измерений в области упругой деформации, что обусловлено тем, что в области упругой деформации интенсивность возбуждений внеш1О ним напряжением люминесценции очень низка или совсем не регистрируется и лишь значительно увеличивается при плас . тической деформации либо разрушении образца.

Цель изобретения - повышение точности измерений в области упругой деформации.

Эта цель достигается тем, что согласно способу в способе измерения мещ . ханичесиого напряжения путем прикладывания и исследуемому образцу внешнего механического напряжения и регистрации возникаюшей при этом люминесценции, образец через 3-10 мнн после приклады3 9687 мния напряжения подвергают трибоэлектри- зации.

В результате трибоэлектризации поверхности образца об диэлектрик происходит генерация дополнительного поверхностного электрического заряда, возбуждаюшего люминесценцию, величина которой будет сушественно выше интенсивности свечения предварительно возбужденного внешним напрях<ением, что позволяет изме- О рять механические напряжения даже в пределах упругой деформации при движении тела с учетом силы трения. Сравнение градуировочной кривой зависимости люминесценции эталона от механического напряжения с величиной люминесценции в исследуемом образце позволяет идентифицировать изме рения.

На фиг. 1 изображены графики зависимо,сти интенсивности люминесценции от величины механического одноосного напряжения сжатия; на фиг. 2 — графики зависимости изменения интенсивности люминесценции во времени под воздействием постоянной нагрузки, одноосного напряже- ния сжатия.

Пример. Проводилось исследование люминесценции при разных величинах линейного (одноосного) напряжения сжатия для кубическйх образцов из различно- Зр го материала. Изучались тщательно очи2 шенные образцы с плошадью грани 100 мм и величиной неровности поверхности не более 0,05 мкм в светонепроницаемой герметической камере с постоянной средой, стабилизированной температурой и фиксированным положением относительно фотокатода фотоприемника. Для этого, вначале, к образцу прикладывают механическое одноосное напряжение сжатия, а затем спустя 10 мин проводят трибоэлектризацию трением качения и скольжения исследуемого предмета об полихлорвиниловый валик 10 с при 1500 об/мин и давлении 0,2 кг/мм . После этого измеряют

2 люминесценцию f0 с методом счета квантов, используя в качестве фотоприемника фотоэлектронный умножитель, который име» . ет спектральную чувствительность 160600 нм при -20+0,1 С.

На фиг. 1 изображены графики зависимости между интенсивностью люминесценции и величинами механического одноосного напряжения сжатия: кривая а— для латуни ЛАН 59-3-2; кривая 8 для текстолита марки ПТК; кривая $- для сплава алюминия Д16. Интенсивность люминесценции образцов, возбужденной дополнительной трибоэлектризацией, пре12, 4 вышает фон прибора в среднем в пять раз, в то время, как люминесценция этих же образцов при одном только одноосном сжатии (известный механолюминесцентный способ) не превышает фона прибора.

Для обоснования граничных значений временных интервалов возбуждения люминесценции, обусловленных ползучестью микроструктур материалов при постоянной нагрузке, на фиг. 2 изображены графики зависимости интенсивности люмиi несценции во времени под воздействием постоянного одноосного напряжения сжатия: кривая 2.— для текстолита марки

ПТК при напряжении 1 кг/мм, кривая 2

g -для сплава ал;арминия Д16 при напряжении 1б кг/мм, кривая — для тексто-, 2. лита марки ПТК при напряжении 10 кг/мм

У кривая 3с- для сплава алюминия Д16 при напряжении 1 кг/мм . Как видно из графиков, граничные значения интервала, когда ползучесть микроструктур не влияет на люминесценцию — 3-10 мин.

Использование диэлектрика в качестве материала, генерируюшего при трибоэлектризации дополнительный электрический заряд на электрическом рельефе поверхности испытуемого образца, обусловлено возникаюшим прн этом длительным временем релаксации заряда, что создает возможность эмиссии электронов с поверхности на поверхность, усиливает люминесценцию и повышает точность измеренияя.

Использование предложенного способа измерения механического напряжения обеспечивает возможность селективного неразрушаюшего контроля остаточных напряжений в однотипных серийно выпускаемых деталях на основании предварительно составленных градуировочных rpatt фиков зависимости люминесценция- напряжение" для эталона при фиксированном времени измерения.

Формула изобретения

Способ измерения механического напряжения путем прикладывания к исследуемому образцу внешнегамеханическо- ) го напряжения и регистрации возникаюшей при этом люминесценции, о т л ичаюшийся тем,что,сцельюповышения точности измерений в области упругой деформации, образец через 310 мин после прикладывания напряжения подвергают трибоэлектризации.

968712

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Испытание материалов. Под рей.

Блюменауэра Х. М., 1979, с. 418-423

2. Бутягин П. Ю. Активные промежуточные состояния при механическом разрушении . полимеров. Доклады AH СССР, 1961, М 1, т. 140, с. 145-148 (прототип).

968712

f0 t,íèå

Составитель В. Филиппов

Редактор П. Коссей Техред M. Тенер Корректор О. Билак

Заказ 8157/72 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР, по делам изобретений и открытий

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

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