Неруйнівний спосіб визначення характеристик міцності композиційного матеріалу

Реферат: Неруйнівний спосіб визначення характеристик міцності композиційного матеріалу включає підготовку зразка матеріалу для дослідження, встановлення зразка в захватах установки для проведення досліджень на міцність. Здійснюють навантажування зразка зусиллям, яке дорівнює 15-20 % від значення руйнівного навантаження, витримування зразка в такому навантаженому стані протягом 5-10 секунд. Під час навантажування здійснюють реєстрацію поточних даних дослідження, наступну їх обробку та візуалізацію для представлення результатів у вигляді графіків залежностей між напруженнями та деформуванням матеріалу. Характеристики міцності композиційного матеріалу визначають за значенням параметра пошкодження зразка, який обчислюють із рівнянь. UA 90182 U (12) UA 90182 U UA 90182 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до способів дослідження композиційних матеріалів на міцність, а саме - до неруйнівного способу визначення характеристик міцності композиційного матеріалу внаслідок дії на нього статичного навантаження. Відомий спосіб визначення характеристик міцності композиційного матеріалу, який включає операції підготовки зразка матеріалу для дослідження, відповідно до стандартів, встановлення зразка в установку для проведення досліджень, вибору параметрів навантаження зразка матеріалу для дослідження, проведення навантаження матеріалу зразка, реєстрації отриманих даних дослідження і їх наступну обробку та візуалізацією, зокрема подання результатів у вигляді графіків залежностей між напруженнями та деформуванням матеріалу [Лебедев Α. Α., Чаусов Н.Г. Новые методы оценки деградации механических свойств металла конструкций в процессе наработки. - Киев: Институт проблем прочности им.Г.С.Писаренко НАН Украины.2002 р.-С. 36]. Згаданий спосіб призначений для визначення характеристик міцності однорідних матеріалів, а саме матеріалів, що не мають чітко вираженої анізотропії або текучості матеріалу в залежності від напрямку навантаження. В той же час більшість композиційних матеріалів за своєю структурою не є однорідними, оскільки для їх створення використовують різні матеріали із різними властивостями та структурою, що також призводить до анізотропії властивостей такого матеріалу. Тому використання згаданого способу для них не надає можливості одержати достатньо достовірний результат через накопичення похибок, пов'язаних із анізотропією та неоднорідністю матеріалу. Це в результаті не дає можливості достовірно визначити параметри композиційного матеріалу. Під час проведення патентно-інформаційних досліджень для підготовки цієї заявки авторами не було виявлено неруйнівних способів визначення характеристик міцності композиційних матеріалів внаслідок дії статичного навантаження, тому в основу запропонованої корисної моделі поставлено задачу створення такого способу, який надавав би можливість враховувати анізотропію матеріалу та неоднорідність структури матеріалу. Пропонований неруйнівний спосіб визначення характеристик міцності композиційного матеріалу включає операції підготовки зразка композиційного матеріалу для дослідження, відповідно до чинних стандартів, встановлення зразка в захватах установки для проведення досліджень, вибору параметрів навантаження зразка матеріалу для дослідження, та операцію попереднього навантаження зразка зусиллям, при якому значення напруження, що виникає в матеріалі зразка, складає 15-20 % від значення граничного напруження. В такому навантаженому статичному стані зразок витримують протягом 5-10 секунд, реєструють отримані дані, здійснюють їх наступну обробку у відповідності до виразів: 35   L3   3     1   L4   4     1 40 50    L 1   3   2      1 1  2 1    L 1   4   2      1 1    1     2 1 1    4     1    3     1  2 1  2 1    1     2   L2    2 1   L2   , де Li - пошкодження зразка (від 0 до 1); N - степенева залежність накопичення пошкоджень матеріалу; В - елементарна пошкодженість матеріалу;  - час витримки матеріалу зразка під початковим навантаженням. Параметр "L" визначається за формулою:  45  2 1  1 L  1  1  n  1     V  1 V   n  1 n  1 , де: L - пошкодження зразка (від 0 до 1); n - степенева залежність накопичення пошкоджень матеріалу; В - елементарна пошкодженість матеріалу;  - час витримки матеріалу зразка під початковим навантаженням. Роблячи перетворення формули (1), отримуємо наступну систему рівнянь: 1 (1) UA 90182 U   L3   3     1   L4   4     1 5 10 15 20 25 30 35  2 1    L 1   3   2   2 1    L 1   4   2  1 1     1 1    1     2 1 1    4     1    3     1  2 1  2 1   L2      1     2  2 1 (2)   L2   Отримана система рівнянь дозволяє враховувати дії зовнішніх факторів (навантаження, коливання температури тощо), а також анізотропію матеріалу, неоднорідність його структури. Пропонований спосіб базується на умові, що руйнування матеріалу відбувається внаслідок накопичення пошкоджень в ньому від дії зовнішніх факторів (навантаження, коливань температури тощо). При досягненні граничного значення пошкоджень відбувається руйнування матеріалу. Тобто, параметр L - пошкодженість матеріалу - може змінюватися від 0 (непошкоджений матеріал) до 1 (зруйнований матеріал) і відповідає виразу 0