ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Диагностика прочностных характеристик из "Технологический неразрушающий контроль пластмасс" Показатели прочности материала и изделия являются основными при оценке несущей способности или работоспособности изделия. Современная теория прочности еще далеко не полностью разработана, особенно для структурно-неоднородных и наполненных композиционных материалов. [c.146] Наибольшее распространение у нас в стране получила кинетическая теория прочности Журкова [155—157]. [c.146] Показатель прочности материала является условным параметром и характеризует предельное напряжение, выдерживаемое образцом при его нагружении. Большая часть действующих ГОСТов, инструкций и других нормативных документов предлагает методику определения прочности при одноосном линейном напряженном состоянии в образцах определенной формы. [c.146] Показатель прочности изделия характеризует предельную нагрузку, при которой произошла потеря несущей способности или работоспособности. Потеря несущей способности возникает тогда, когда действующее напряжение в каком-то участке изделия превосходит предельное сопротивление (прочность) материала, что приводит к нарушению сплошности и разрушению изделия. На прочность изделия влияют прочность материала, конфигурация и геометрические характеристики изделия, остаточные напряжения в изделии, режим и эксплуатационная схема нагружения изделия, температурно-влажностные условия окружающей среды и т. д. В связи с этим проблема неразрушаюшего контроля и диагностики прочностных характеристик материалов и изделий чрезвычайно сложна, но ее решение при определенных условиях возможно. [c.147] Однако наибольший интерес представляет диагностика прочностных характеристик изделий. [c.147] Анализ различных факторов, влияющих на прочность изделий из композиционных материалов (КМ), показал, что наиболее значительное влияние оказывают физико-механические свойства материала, их анизотропия (определяется структурой КМ), дефекты КМ, геометрические характеристики изделия. Наряду с классическими представлениями о дефекте (раковина, расслоение, пористость и др.) можно принять также в качестве дефекта любое отклонение указанных параметров от их расчетных значений или принятых в технических условиях. [c.147] Современные методы оценки прочности изделия связаны с его разрушением предельной нагрузкой. Наряду с ними разрабатываются также неразрушающие методы контроля прочностных характеристик изделий. Из них наиболее широкое распространение получили тензометрический, акустической эмиссии, многопарамет-ровый и др. [c.147] Эти методы основаны на установлении эмпирических корреляционных соотношений между предельной разрушающей нагрузкой и комплексом физических параметров (скоростью ультразвука, теплопроводностью, диэлектрической проницаемостью, относитель ной деформацией, толщиной и др.). Однако —и это общий недостаток указанных методов — при прогнозировании прочности изделий не учитываются критерий прочности материала и расчетная схема воздействующих эксплуатационных нагрузок. [c.147] В частном случае в зависимости от типа конструкций и расчетной схемы эксплуатации можно получить различные выражения, устанавливающие взаимосвязь предельных нагрузок с основными параметрами материала и изделия, определяемыми с помощью неразрушающих методов. [c.148] В выражениях (3.83) и (3.84) схема нагружения аналогична для выражения (3.85). Получены соотношения и для других типов изделий и конструкций при различных расчетных эксплуатационных нагрузках. [c.149] Полученные выражения позволяют учесть анизотропию материала, которая проявляется, когда угол намотки не совпадает с конструктивными направлениями (например, осевое и тангенциальное направления в цилиндрической оболочке). [c.149] Кроме того, Оо может быть определена также из припусков, изготавливаемых одновременно с изделием. Толщина и радиус изделия, а также показатель анизотропии определялись при помощи импульсного ультразвукового метода. [c.150] Экспериментальные результаты неразрущающего контроля прочности полимерных материалов и изделий рассмотрены в работах [158—160]. [c.150] Значительный интерес представляет ультразвуковой временной метод, являющийся аналогом тензометрического метода, который основан на измерении деформаций при нагрузках ниже разрушающих, путем установления взаимосвязи между деформацией и прочностью изделия. Этот метод может быть реализован при условии постоянства предельной относительной деформации. Для измерения деформаций используют тензометрический метод. Основные недостатки метода низкая точность определения прочности изделий, большая длительность измерений и обработки результатов измерений кроме того, не учитываются структурные изменения материала, возникающие при нагружении и деформировании изделия. [c.150] Сущность ультразвукового временного метода заключается в том, что в изделии возбуждают упругие волны при помощи ультразвукового искателя, устанавливаемого нормально поверхности изделия, и измеряют время их распространения перед нагружением в тангенциальном направлении, перемещая датчик вдоль оси изделия. В местах максимального времени распространения следует ожидать максимальных деформаций при нагружении изделия. [c.150] При неразрушающем контроле прочности изделий типа полых тел вращения, например цилиндрической или сферической оболочки, к изделию прикладывают внутреннюю осесимметричную нагрузку, величина которой ниже предельной — разрушающей. В изделии возбуждают УЗК при помощи раздельного или совмещенного ультразвукового датчика, устанавливаемого нормально поверхности изделия до приложения нагрузки и в процессе нагружения. Для эталонного изделия снимают диаграмму нагрузка — относительное время УЗК от нулевого значения нагрузки до разрушающей и в зависимости от вида диаграммы устанавливают расчетное уравнение для определения прочности изделия. [c.150] Время распространения упругих волн в изделии можно измерять совмещенным ультразвуковым датчиком, устанавливаемым нормально поверхности изделия, фиксируя круговые импульсы упругих волн, распространяющихся по окружности трубы, или раздельными датчиками, устанавливаемыми также нормально поверхности изделия на определенном расстоянии друг от друга, но не больше половины длины окружности изделия. При контроле могут быть использованы также и непрерывные синусоидальные упругие УЗК. При этом вместо времени распространения УЗК измеряют изменение их фазы. Частоту ультразвуковых искателей выбирают таким образом, чтобы длина волны возбуждаемых упругих волв была больше толщины стенки изделия. Испытательную нагрузку Ро принимают такой, чтобы она была равна или меньше нагрузки,, при которой изделие эксплуатируется, и значительно меньше разрушающей нагрузки. Оптимальная испытательная нагрузка составляет 0,4—0,7 от разрушающей нагрузки. Основное достоинство метода в том, что он повышает точность контроля прочности изделия вследствие взаимодействия упругих волн с контролируемой средой и увеличивает производительность и надежность контроля в связи с отсутствием подготовительных операций. [c.151] Экспериментальная проверка разработанной методики контроля прочности материалов и изделий была проведена для широкого класса композиционных полимерных материалов и показала высокую эффективность неразрушающего контроля прочности изделий [123,160]. [c.151] Вернуться к основной статье