ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методы и средства неразрушающего контроля из "Неразрушающий контроль конструкций из композиционных материалов " Развитие методов и средств неразрушающего контроля физико-механических характеристик в настоящее время идет по пути поиска наиболее оптимальных форм связей физических и механических параметров материалов. При оценке такого наиболее важного механического параметра материалов как прочность неразрушающне методы испытаний всегда будут косвенными методами, так как связаны с необходимостью сопоставления результатов неразрушающих и разрущающих испытаний. [c.72] В настоящее время предложены различные гипотезы о физической природе прочности твердых тел. Исходной предпосылкой физической природы прочности являются силы межатомного или межмолекулярного взаимодействия. Для реальных материалов, особенно композиционных, имеющих достаточно сложную атомномолекулярную структуру, до сих пор не создан математический аппарат, описывающий природу сил взаимодействия. Для моделей сред, как правило, состоящих из однотипных регулярно расположенных атомов, было показано [22,23], что сила взаимодействия межатомных связей в системе, состоящей из N цепочек, определяется выражением Р (х) = рх — ух , где р — жесткость системы X — смещение атома у — коэффициент ангармоничности межатомного взаимодействия. [c.72] Прочность материала также может быть выражена через скорость, т. е. [c.73] В приведенных теоретических выражениях дано физическое обоснование природы связей прочности и физических параметров, у которых видно, что прочность материала может быть определена только по комплексу физических параметров. В окончательном виде эти выражения превращаются в эмпирические. [c.73] Попытка установить функциональную взаимосвязь между прочностью и скоростью звука была сделана также в работе [18], в которой автор применял теорию подобия. В результате были получены расчетные таблицы, по которым можно определять прочность по измеренному значению скорости звука. При этом автор считает, что для определения прочности по скорости звука достаточно 3—6 образцов. [c.74] Сущность применяемого метода заключается в том, что между параметрами (скоростью) распространения звука и прочностью материала существует подобие, законы которого определяются переходными масщтабами для длины, времени и масс. Предложены следующие условия подобия 1) на материальные частицы, находящиеся в состоянии волнового движения в сходственных точках колеблющихся масс, действуют одноименные силы (одной и той же природы) 2) отнощение между всеми действующими одноименными силами в сходственных точках волновых импульсов, рассчитанное на единицу массы тела, одинаково 3) начальные и пограничные кинематические и динамические условия волновых импульсов тождественны и отличаются только масштабом задаваемых длин. [c.74] При этом параметр с определяется по 3—6 образцам. Показано, что зависимость (3.10) может быть использована для широкого класса материалов. [c.75] Следует отметить, что приведенные выражения (3.4)—(3.10) относятся к определению прочностных характеристик материалов, а не конструкций, поэтому прогнозирование работоспособности и несущей способности конструкций и изделий по этим формулам не представляется возможным. [c.75] Кроме того, данные выражения имеют определенные ограничения при неразрушающем контроле прочностных характеристик анизотропных композиционных материалов, так как позволяют определять показатели прочности только вдоль главных осей анизотропии, точность определения характеристик недостаточно высока в связи с низкой точностью определения коэффициента затухания (3.5), (3.6) или трудоемкостью определения а а н А в формуле (3.7). В настоящее время проводятся интенсивные исследования в ряде организаций по неразрушающему контролю прочностных характеристик изделий и конструкций по параметрам предварительного нагружения. Наибольший интерес представляют методы, основанные на установлении взаимосвязи величин максимальных предельных деформаций, параметров акустической эмиссии и гидравлических параметров нагружения с показателями прочности изделий. Практическое применение эти методы получили при контроле прочности цилиндрических оболочек, подвергаемых внутреннему гидростатическому нагружению. [c.75] Широкое применение метода сдерживается в связи с трудностями регистрации деформаций, необходимостью использования опытных операторов и возможными значительными ошибками, вызванными нелинейностью зависимости А/ = / (р). [c.76] Однако большее предпочтение отдается данному методу при контроле труб по принципу годен—не годен . Данная методика также основана на сравнении деформаций эталонной трубы с деформациями контролируемой трубы. [c.76] Некоторой модификацией тензометрического метода является метод, основанный на определении объема жидкости, вылившейся после снятия давления опрессовки. В качестве прогностических параметров используют такие характеристики, как скорость слива, его объем, вес и толщина трубы. Для определения прочности трубы проводят статистическую обработку. Данная обработка позволяет получить многопараметровое уравнение корреляции при помощи ЭВМ. [c.76] Значительный интерес представляет метод, основанный на определении взаимосвязи между прочностью и параметрами акустической эмиссии. В этом направлении были проведены исследования в отечественной и зарубежной практике. Так для прогнозирования предельных разрушающих нагрузок в реясиме опрессовки труб из стеклопластика в Институте механики полимеров АН Латв. ССР разработаны соответствующая методика и измерительная техника регистрации параметров акустической эмиссии. Сущность методики прогнозирования прочности труб, подвергаемых внутреннему осесимметричному гидростатическому давлению в режиме опрессовки, заключается в установлении корреляции между суммарным количеством импульсов акустической эмиссии и разрушающим давлением с последующим сравнением этого соотношения с количеством импульсов, возникающих в изделии в режиме опрессовки. Экспериментально установлена хорошая связь между параметрами акустической эмиссии в режиме опрессовки и при разрушающем давлении. [c.76] Значительный интерес представляют вопросы неразрушающего контроля упругих характеристик, содержания и ориентации наполнителя, плотности. [c.77] Все методы определения упругих характеристик, по существу, являются неразрушающими. Однако при проведении стандартных испытаний необходимы вырезка или изготовление большого количества образцов определенной формы и размеров, поэтому эти методы связаны в какой-то степени с разрушением изделий. Кроме того, упругие свойства образца не всегда равнозначны упругим свойствам материала изделия и требуют значительных затрат труда для их определения. Наиболее эффективными для контроля упругих характеристик материалов непосредственно в изделии являются физические неразрушающие методы. [c.77] При этом определяемые упругие характеристики являются динамическими. Имеется большой экспериментальный и теоретический материал [2, 11, 22—24] по вопросам определения упругих характеристик. [c.77] Некоторые противоречия между исследователями возникли при оценке динамических и статических упругих характеристик, определяемых по аналитическим выражениям. [c.77] Имеются также работы [20], посвященные определению модуля сдвига по косвенным параметрам, например, по значению коэффициента теплопроводности. Экспериментально было установлено, что между модулем межслоевого сдвига стеклопластика имеется устойчивая связь с коэффициентом теплопроводности, при этом коэффициент корреляции равен 0,967, т. е. предлагается производить определение модуля сдвига не по параметрам скорости сдвиговых волн, а по значениям коэффициента теплопроводности. По-видимому, трудно согласиться с автором этого предложения в эффективности такой замены, так как точность определения коэффициента теплопроводности особенно в изделиях еще низка. [c.78] Пу и По — количество стеклонитей на 1 см в направлении утка и основы. [c.79] На протяжении длительного времени многими учеными делались попытки получить наиболее надежные и точные зависимости, устанавливающие функциональную взаимосвязь состава и структуры гетерофазных материалов с физическими характеристиками отдельных компонент и композиции. Для контроля изотропных гетерогенных многокомпонентных сред получен ряд классических зависимостей при определении содержания компонент по характеристикам обобщенной проводимости (электропроводность, теплопроводность, диэлектрическая проницаемость и т. д.). [c.79] Вернуться к основной статье