Спосіб неруйнівного контролю напружень в гігроскопічних матеріалах у процесі сушіння

Реферат: Спосіб неруйнівного контролю напружень в гігроскопічних матеріалах у процесі сушіння включає визначення в'язкопружного стану деревини у процесі сушіння. Процес здійснюють з врахуванням стримування всихання матеріалу за рахунок того, що розміщують деревні взірці навколо алюмінієвого хомута, який перешкоджає процесу всихання. UA 100012 U (12) UA 100012 U UA 100012 U 5 10 15 20 25 30 35 Корисна модель належить до деревообробної галузі і може бути використана для неруйнівного вимірювання та контролю в'язкопружних напружень на поверхні пиломатеріалів у процесі сушіння з врахуванням стримування всихання деревини. Це дозволить визначити в'язкопружні деформації та механіко-сорбційні деформації, зумовлені швидкістю зміни вологості у деревині в процесі сушіння. Запропонований спосіб може бути використаний для підвищення показників якості висушуваної деревини, розроблення нових та вдосконалення існуючих технологій сушіння. Відомий спосіб неруйнівного вимірювання та контролю напруженого стану гігроскопічних матеріалів у процесі сушіння, який заснований на випромінюванні ультразвукових хвиль в дослідний матеріал та прийманні трьома парами п'єзоперетворювачів, що попарно розташовані на трьох координатних площинах поверхонь матеріалу відповідним чином, а визначення напружено-деформівного стану проводять за різницею часу проходження ультразвукових коливань між парами п'єзоперетворювачів, де віддаль між випромінюючим та приймальним перетворювачем кожної пари вибрана однаковою [1]. Недоліком цього способу є непряме вимірювання компонентів напружень, пов'язаних із зміною вологості у висушувальних матеріалах з врахуванням часу проходження звукових імпульсів, а також значна чутливість ультразвукових п'єзоперетворювачів до зміни поверхні контакту з гігроскопічним матеріалом. Відомий спосіб неруйнівного вимірювання та контролю напруженого стану гігроскопічних матеріалів у процесі гідротермічної обробки заснований на визначенні величини напружень за допомогою підведення зовнішнього навантаження до еталону, яке компенсує різницю деформації у пиломатеріалі з мінімальним миттєвим модулем пружності у тангентальному напрямі деформування та еталоні [2]. За еталон приймається заготовка, виготовлена із досліджуваного пиломатеріалу, товщина якої не перевищує 3-5 мм. Недоліком цього способу є те, що він не дає змогу виявити небезпечні напруження, а просто визначає їх значення в умовах всихання деревини. В основу корисної моделі поставлена задача розробити неруйнівний спосіб визначення та контролю в'язкопружних напружень гігроскопічних матеріалів у процесі сушіння в умовах стримування всихання. Поставлена задача вирішується тим, що тестові взірці з вологої деревини у вигляді круглих кілець висушують за заданими технологічними режимами з врахуванням стримування всихання. Для цього розміщують такий деревний взірець з 3-5 шарами річних кілець навколо металевого хомута, який перешкоджає процесу всихання деревини. Для обґрунтування розмірів поперечного перерізу взірця враховувалася наявність анатомічних елементів, характерних для різних порід деревини, та величина однорідності напруженого поля взірця, яке оцінюється величиною:     max  min / o 100 %, 40 де max , min, o - відповідно максимальне, мінімальне та середнє значення напружень. На кресленні показано схему можливої реалізації способу. Металеве кільце 4, виготовлене з алюмінію, з'єднується в одному кінці шарніром 5, а в іншому кінці встановлюється давач напружень 2, який дозволяє виміряти силу у металевому кільці. За допомогою співвідношення:   kF / S, (1) де S - поперечний переріз деревного взірця, F - сила, k - коефіцієнт, можна вирахувати відношення між середнім напруженням у деревині а і виміряною силою 45 F. 50 55 Для врахування безперервної зміни вологості металеве кільце з деревним кільцем 3 підвішують до давача напружень 1. Перед дослідженням вага тестового кільця 3 та металевого кільця 4 попередньо визначається. Процес визначення завершується з руйнуванням деревного взірця. Його кінцеве значення вологості визначається за допомогою зважування. Визначення в'язкопружного стану гігроскопічних матеріалів у процесі сушіння базується на вимірюванні значень локальної вологості та середньої вологості. Величини напруженого стану (вологісні B і залишкові  з напруження) визначаються за формулами [3], які запишемо у вигляді: B (n, x)  E( W ) /(1 nW0 )  ( W )(W (n, x)  W(n )) ; 1 (2) UA 100012 U n  з ( n , x )  E0 ( W ) /(1  n W0 )   ( W)R( n   j, x )(W (  j, x )  W (  j )) j , (3) j 1 5 10 15 де W0 - початкова вологість пиломатеріалів, n - моменти вимірювання значень вологості,  - коефіцієнт всихання матеріалу. Через E( W ),R( n  ) позначені реологічні характеристики матеріалу (модуль пружності і функція реологічної поведінки деревини), які визначаються за відомими методиками. Запропонований спосіб забезпечує неруйнівне вимірювання та контроль в'язкопружних напружень у процесі сушіння гігроскопічних матеріалів, зокрема деревини. Він дає змогу виявляти та контролювати розвиток напруженого стану у пиломатеріалах в процесі сушіння і відповідно підвищити показники якості висушуваної деревини за рахунок виявлення граничних значень напружень, які не перевищуватимуть границю міцності матеріалу. Джерела інформації: 1. Патент на винахід №22071 А.М.Кл. G01H5/00, опубл. 30.04.98, бюл. № 2; 2. Деклараційний патент №15188, Україна, МПК В27К1/00 (Україна): заявл. 26.12.05, опубл. 15.06.06, бюл. № 6; 3. Соколовський Я.І. Технологічні напруження і деформації деревини у процесі сушіння // Науковий вісник: Збірник науково-технічних праць. - Львів, УкрДЛТУ-1988.-Вип. 8.1, С. 156-165. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Спосіб неруйнівного контролю напружень в гігроскопічних матеріалах у процесі сушіння, який відрізняється тим, що визначення в'язкопружного стану деревини у процесі сушіння здійснюють з врахуванням стримування всихання матеріалу за рахунок того, що розміщують деревні взірці навколо алюмінієвого хомута, який перешкоджає процесу всихання. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2