Способ контроля технологических дефектов в листовых светорассеивающих армированных пластиках

 

Изобретение о г носится ,с нсслсло ваниям физико-механических свойств композитных материалов, п/опускающих свет, к контролю техкологическил фектов по прочностным свойствам ча сдвиг. Иепыо изобретения является згширение функциональных возможное- rej j сгюсоба путем определения пределен выносгчв.« ги и прочности на сдвиг конкпетого обратца из армирооаиного лластикл. Способ контроля заключаетя а том, «то регистрируют зависимость c iЈ гопропускання от статической нлгручки, прикладываемой под углчм ь с-с J волокон, вдоль которых .трос нечнг vn KO--I ро ир 18 образец из прмг л.«ст /а. олоо еп1юг из noriy- ченнг,- jdriHCi Moc H ал.,рт%ения в момекг пеояоначалыю о снижения светоij-mnyi кйнич и ь на ,але стад| м его j-.H.itMiHoro снижения. Устанавливают соответствие этих параметров мехг: ннчгским характеристикам армопл стика в предельном состоянии при статическом и МН-1ГОЦИКЛСВОМ сдвиге. Уменьшают величины параметров по напряжениям соответственно до 0,475 и 0.5 от их исходных значений и принимают первую в качестве предела вынос чивостн, а вторую - предела прочность контролируемого обрачца. 4 ил. Ј (Л з 4Ь СП С ел СЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕ(ПУБЛИК

„.su„„ a< (5))5 С 01 (. 1/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВМДЕТЕПЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИ"ET

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ СССР (21) 4462980/10 (22) 19.07.88 (46) 30.04,91. Вюл. М 16 (71) Институт механики AH УССР (72) В.Ф.Шлёнский, В.А.!!оленой, Д.-В.А. ((арчюленис и В. Г. Перс возчиков (53) $31.781 (088.8) (56) Авторское свидетельство ССС(Р 1500922, кл. 0 01 N 21!88 1987.

Сандалов А.В., Медведеь ((.3., Зинченко R.Ô., В. пона С, и. Возы жНос ти диа Гнос 1 и кс про чссос тп и жес кости споистых о(тогонапьl .1 1рмнрованных гстас;иков прн ме хс лссй I и < двпге. — ((еханика nnJ«we гсс.в, 19 i 5, с" 3, с. 566-568. (54) C((OC!)8 КО((ТРО,((1(ТЕХНО.((0("Ис(ЕСK(4X

ДЕФЕКТОВ В ДИСTOI3b(X CR! .Тс1(АССЕИ ВА(((ЩИХ АРМИ(< dAH(lb(X !ЛАСТИКАХ (57) Изобретение о.носится ;; исслсдс— ваниям физико-механических свой..тв композитных материалов, пропускающих свет, к контро IIG теxíoëoгичесKи д фектов по прочностным своиствам на сдвиг. ((елью изобретения янляе гся

Ипобретение относится к исс педованиям физико-механических свойс гв композитных материалов, пропускающих свет, а именно к контролк технологических дефектов пo прочнос тным свойствам на сдвиг.

Цель изобрете ня — ps< øèðI-.íëå функцион зл ьнь. х воз можнос те и с нос оба путем определенна пределов вынослиьостн н про,нос II на сдвиг. асширение ф,нкциональных возможност»й сиo< оба путем определения предеЛ,.II НЫНОСJ. Сд.н.тн И ПРОЧНО тн На СДВИГ конкпе гного образца из армированного пластика. Спос.об контроля эаключаетн ь том, что регистрируют зависимс1с т1» ье гопропус кания от с татической ннгрузки, прикладываемой под угл, м 4". к сон волокон, вдоль которых ,о трос не псгают кон ро,ир;.-I »A образец из армен., ст:"..а. ol о;»ляюг из полупс пи(заНИСниос" И На ip.1:сЕНИЯ Н МО менг первоначально;.с снижения светоСРО ПУС . nlIHII Н:J На .НЛЕ O тад ГИ ЕГО г и»йного сннмения. у»1анзвливают

C С Отн» тетп Ie ЭТИХ ПаРаис-.ÐΠМЕХа. ничес:<им характеристикам армопластика в предельном состоянии при стати чес ком и многоцикловом сдви ге. уме. ьшают величины параметров по наiIpII+ниям соответственно до 0,475 и 0.5 от их исходных значений и принимаюг ссрвую в качестве предела выноочино"ти, а вторую — предела прочносчи контролируемого образца. 4 ил .

На фиг. 1 представлена схема приложения растягивающей нагрузки P u просвечивания световым потоком

Обp33U«3 НЗ арМОПЛаСтнка С УКЛадКОй о в;локон под углом 45 к его оси; на фиг. 2 и 3 — графики зависимости с ветопропус кания (P соответственно

Э от с гагичес кого напряжения и логарис яма числа циклов нагруже ни я и (лля максимальных напряжений >с = 53, 1645855

50

Q" 60, G = 66,5 MIla; Я = Ц1 /g, Ч1111 Чо где Ч о и (ф ° Я11 — соот ветственно исходные и текущие значения светопропускания при увеличе- 5 нии 6 или п; на фиг,4 — кривая усталости образцов 1 в полулогарифмических кооРДинатах бра„с-1Р11 пРи отнулевом растяжении и схема 2 роста максимальных напряжений с выдержкой 10 на каждой ступени до и = 10 циклов.

Способ контроля технологических дефектов .в листовых светорассеивающих армированных пластиках реализуется следующим образом. 15

Образец из ортогонально армированного пластика испытывают при кратковременном статическом растяжении под углом 45 к направлению волокон, совпадающих с осями ортотропии 1 и 20

3, как показано на фиг.i, Одновременно образец просвечивают вдоль волокон 1 или 3 и регистрируют зависимость изменения светопропускания от напряжения (фиг.2), включая 25 стадию его снижения с постоянной скоростью. После этого образец разгружают и испытания прекращают, Из полученной зависимости g G определяют напряжения (и О», (фиг. 2) для момента первоначального снижения светопропускания и в начале стадии его линейного снижения. Величины предела выносливости сд и прочности и

Й В образца определяют по значениям

»

Q» и G>, приравнивая g = 0,4755;, а б - половине 0, Их значения зависят от уровня технологических дефектов конкретного образца, поэтому последние оцениваются для выборки образцов путем сравнения индивидуальных величин пределов выносливости и прочности.

Достоверность связей меящу прочностными характеристиками и пара- 4; метрами характерных промежуточных состояний армоплас1ика, определяемых из статического нагружения об- разца под углом 45 к осям его волоо кон, проверял1 ледующим образом.

Оценивали соответствие контролируемого предела выносливости образца его величине, которая определялась в прямых испытаниях на усталость при отнулевом растяжении образцов под углом 45О к оси волокон.

Для этого испытывали на усталость образцы до разрушения при мягком регулярном режиме, По этим данным строили осредненную кривую ycTRJIoc TH в координатах i„ l.pN макс (фиг. 4, кривая 1) и определяли .по ней предел выносливости, существующий для образцов армопластика с такой вырезкой.

Затем на контрольном образце определяли графическим методом напряг» жение из э авис имос ти ф ц, снятой прн кратковременном растяжении в области, достаточной для регистрации Q Напряжение Г» оказалось по

»

1 l величине близким осредненному пределу выносливости из кривой усталости.

Доказательством достаточности условия, «!o v t является параметром хаг рактерного промежуточного состояния для предела выносливости, служила проверка на отсутствие в образце процессов накопл ния усталостных по вреждений при воздействии напряжения

О„„акс = 5 на большой (и = 10 циклов) г 7 базе испытаний.

Для этого после определения О, Ф контрольный образец разгружали и подвергали эатем многоцикловому растяжению длительностью n > 10 циклов

7 при уровне бм,1кс на 8-127 меньшем.

5 (бра„= 0,90;). В пРоЦессе Усталостного нагружения регистрировали изменения светопропускания СР -(фиг. 3) и температуры Т,выбранные в качестве индикаторсэ поврежденности. Принимали, что свидетельством отсутствия микродефектообраэований на уровне компонентов композита являлась неизменность индикаторов поврежденности в течение всей длительности нагружения. Поэтому испытания на данном уровне G «< прекращали, Повышали величинУ(зма„ на 4-6Х и вновь повторяли аналогичную операцию. Схема такого нагружения с выдержкой по ступеням показана на фиг.4, кривая 2 °

Установлено, что на всех ступенях, включая уровень Cs ìoêñ (, близкий

»

1 к пределу выносливости на кривой усталости, изменение индикаторов поврежденнос ти не наблюдалось, т.е. прое цесс усталостных повреждений не развивался. На ступени с уровнембМ макс

1,05Qt уже после п = 10 циклов

1 появлялись изменения светопропускания и те мпе ра туры, увеличивающиеся с наработкой числа циклов, что свидетельствовало о накоплении усталостных повре кде11ий в образце с последующим его разрушением (фиг.3

1645855

15 кривая t). Дальнейшее повышение уровня()„а» на других образцах вызывало увели че ние с к орос ти накопления ус талостных повреждений (соответственно рост скорости изменения светопропускания и температуры) и снижение долговечности (фи г, 3, кривые 2 и 3 ) .

Таким образом, при максимальном напряжении() <= й, достигается пре ф. дел выносливости. Однако для повышения надежности оценки предела выносдивости снижают значение g" на 4-67 и принимают

6 - G о„с= 0,95<,, а предел выносливости на сдвиг оценивают

"о о 5G0 О 4756"

Проверка на соответствие контролируемого предела прочности на.сдвиг пределу прочности при чистом сдвиге проведена на основе данных по прочности, полученных из кручения труб- 25 чатых тонкостенных образцов до разрушения, Для этого были изготовлены из того же материала трубчатые образцы, у которых ось упругой симметрии совпадает с их продольной осью 30 по технологии, использованной при изготовлении листового армопластика.

Соотношения размеров трубчатых образцов были выбраны так, чтобы обеспечить однородное напряженное состояние в рабочей части. Испытания на кручение проводили со скоростью нагружения, близкой к скорости нагрукения образцов из листового армопластика. Осредненный предел проч- 40 ности для выборки трубчатых образцов сравнивали с осредненным пределом прочности на сдвиг для выборки иэ плоских образцов, вырезанных под углом 45 к оси волокон, 45

Использование связи между параметрами состояния микротрещин скольжения и механическими характеристиками армированного пластика при ста- 50 тическом и многоцикловом сдвиге позволяет определять индивидуальные значения его пределов выносливости и прочности на сдвиг, В результате различный уровень технологических дефектов в образцах контролируется по их конкретным значениям пределов. выносливости и прочности при сдвиге, что расширяет функциональные возможности способа. Кроме того, способ позволяет определять при нераэрушающем контроле прочностные характеристики армированных пластиков иэ простых испытаний на растяжение образца о под у глом 45 к оси е ro волокон, который не применяется в стандартных методиках вследствие ряда ограничений, возникающих при растяжении таких образцов до разрушения.

Формула изобретения

Способ контроля технологических дефектов в листовых светорассеивающих армированных пластиках, заключающийся в том, что испытуемый образец из исследуемого материала нагружают путем статического растяжения в плоскости листа под углом 45 к оси волокон, просвечивают образец вдоль волокон его рабочей части неизменным по величине световым потоком, регистрируют. зависимость светопропускания от прикладываемой нагрузки и определяют напряжение в момент первоначального снижения светопропускания„отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей способа путем определения пределов выносливости и прочности на сдвиг, после определения напряжения в момент первоначального снижения светопропускания образец нагружают до стадии снижения светопропускания с постоянной скоростью, уменьшают напряжение, измеренное в момент первоначального снижения светопропускания, до 0,475 от измеренного и принимают эту величину в качестве предела выносливости, затем определяют величину напряжения в начале стадий снижения светопропускания с постоянной скоростью, уменьшают его до 0,5 от измеренного и принимают эту величину в качестве предела прочности на сдвиг.

1645355

Фиг. 1

10 fllgX П

g,4, Оу8

Корректор Т.Палии

Редактор С.Лисина

Заказ 1345 Тираж 361 Подписное

ВНКИПИ Государстве.«ного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно -издатель. .êèé комбинат "Патент", r. Ужгород, ул, Гагарина, 1О1

Составитель В. Маслов

Техрел Л.Олийнык б l gN

Фиг. 4