Способ определения дефектности изделий из твердых диэлектрических материалов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИК 9) 80 и ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ретения - повышение ин формативностирегистрацииекции по степее разрушенияию нагружаютв каждом ци путе дефе ни о конс обеспечени а тов, так иасности и орукции, Конически и иэм на ряю и кле ичество сигналов гене руемогения.ефекто остом чис пасных де лу раэрушельсовточка пере число циклов наблюдаетгиба2 ил. повышение инеспечения как так и их селекти и о начале мость числу и ных импульсов нагружения отТвердые ди при механичес обладают спос импульсный эл (ЭГ 1 С) в радио злученных электромагнитво время одного циклачисла таких циклов.электрические материальком воздействии на них обностью генерировать ектромагнитный сигнал частотном диапазоне з аэ ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССРР 932352, кл. С 01 М 3/00, 1978.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕН 1 И ДЕФЕКТНОСТИИЗДЕЛИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХМАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к испытаниям, а именно к способам определения дефектности изделий. Цель изоб. Изобретение относится к испытаниям,а именно к способам определения дефектности изделии,Цель изобретенияформативности путем обрегистрации дефектов,ции по степени опасносразрушения конструкции.На фиг.1 показана зависимостьчисла импульсов излучения при нагружении древесины нагрузкой ниже уровня повреждения; на фиг,2 - нагрузкавыше уровня повреждения.Устройством для осуществленияпредлагаемого способа служит испытательная машина, позволяющая циклически нагружать образцы, снабженныеприемным устройством для регистрациичисла импульсов излучения,Способ осуществляют следующим об 1)5 С 01 М 19/08 // С 01 М 3/3 ею электромагнитного изл случае наличия неопасных число импульсов растет с ла циклов. При появлении фектов, приводящих к нач ния, на кривой число имп Контролируемое изделие из твердо-го диэлектрического материала подвергают циклическомумеханическому нагружению с постоянной скоростью до выбранных заранее нагрузок, значительно меньших разрушающих, Регистрируют общее число электромагнитных импульсов, излученных изделием в процессе одного нагружения. Далее иэделие разгружают до исходного состояния, снимая приложенную нагрузку а затем проводят очередной цикл нагружения, строя таким образом эависи 15891515 0 15 20 25 30 35 40 45 50 55 счет процессов перераспределениявнутренней энергии твердого тела. Внагруженных твердых диэлектрическихматериалах как с высокой однородностью (стекло, керамика), так и с низкой (аморфные кристаллические полимеры различные модифицированные,слоистые материалы, древесина и т.д.)задолго до их разрушения или появления крупных очагов разрушения уже.могут происходить распады межатомныхсвязей, обуславливая появление микроскопических дефектов, оказывающихвлияние на механические характерисики изделия, Электромагнитный сигнал является следствием процессовразделения и релаксации электрическихзарядов на поверхности микродефектов,имевшихся или образующихся в результате механического нагружения. Параметры ЭИС в этом случае должны зависеть от количества и размеров имеющихся в изделии дефектов, определякщих его прочность,При циклическом виде механического воздействия, когда процесс нагружения чередуется с разгружением образца путем полного снятия нагрузки,в изделии развивается последовательньщ, необратимый процесс разрушения,На разных стадиях этого процессаВ изделии формируется определенныйтип преобладающих дефектов, начинаяот субмикроскопических и заканчиваямакроскопическими, соизмеримыми сразмерами изделия, которые, в своюочередь, и обуславливают характерныезависимости числа импульсов ЭИС отциклов нагружения,Суммарное число импульсов, зарегистрированных за одно нагружение,возрастает по мере увеличения циклов нагрузка - разгрузка у бездефектных образцов и уменьшается у образцов с серьезными нарушениями структуры. Признак возрастания зависимости характеризует развитие начальныхсубмикроскопических дефектов, которые не оказывают заметного влиянияна механические свойства иэделия,Признак убывания зависимости характеризует развитие более серьезныхмикроскопических нарушений, связанных с разрывами элементов, образующих структуру.П р и м е р. Для наиболее полнойдемонстрации возможностей предлагаемого способа в качестве контролируемого материала использована древесина - природный композиционный материал, имеющий сложное строение и содержащий в своем составе более половины целлюлозы - аморфно-кристал- лического полимера,Кондиционированные образцы 12%-ной влажности представляли собой прямоугольные призмы с основанием 20 ЮОмм и длиной вдоль волокон 30 мм. Сжатие вдоль волокон проводили на нагрузочной машине типа Рс постоянной скоростью, равной 4 мм/мин, до заранее выбранной нагрузки испытания, вызывающей напряжения в образце, не пре - вышающие предела пропорциональности. Нагрузка составляла 14 кН, В процессе нагружения фиксировали текущее значение нагрузки и общее число импульсов, излученных образцом за один цикл нагружения. При достижении заданной нагрузки испытания образец разгружали до исходного состояния путем полного снятия нагрузки и сразу начинали очередной цикл.Электромагнитный сигнал принимали приемным устройством, выполненным в виде металлической антенны, установленной на расстоянии 5 мм от боковой грани образца, Затем сигнал усиливали усилителем с полосой пропускания 80-1,8 10 Гц. Иинимальная амплитуда входного напряжения по абсолютной величине составляла не менее 3 10 В. Далее сигнал формировали и регистрировали в цифровом виде,По полученным данным строили зависимости иэлучательной способности образцов (числа импульсов за один цикл нагружения ) от количества проведенных циклов, обеспечивающих последовательное увеличение их дефектности.На.фиг. 1 приведена такая зависимость, полученная при циклических нагрузках до Р,= 14 кН, те, до нагрузок испытания, при которых напряжения в образце остаются ниже предела пропорциональности, При таких нагрузках в древесине образуются только субмикроскопические нарушения структуры, При первых нагружениях в аморфных прослойках целлюлозы появляются натянутые, перенапряженные молекулы, что и приводит к разрыву прослоек образованию субмикродефектов. Размеры таких дефектов остаются постоянными, изменяются только ихконцентрации. Суммарное число за5 5 ЕВ регистрированных за одно нагружение электромагнитных импульсов возрастает по мере увеличения циклов нагружения, Зависимости подобного вида наблюдаются в тех случаях, когда образец не подвергали значительным нагрузкам и он не имеет серьезных нарушений структуры, способных в значительной мере повлиять на его меха- О нические характеристики.При наличии серьезных микроскопических нарушений структуры, возникающих на более поздних стадиях разрушения, иэлучательная способность образца уменьшается по мере увеличения циклов нагрузка - разгрузка. Так, однократное нагружение образца, осуществленное до более значитель" ных нагрузок, вызывающих напряжения 3) в образце, равные пределу пропорциональности, резко уменьшает его измерительную способность при последующих циклических нагружениях до напряжений, равных 2/3 от предела пропор циональности (фиг.2).Видно, что наибольшее количество импульсов зарегистрировано при первом нагружении, прекращенном как толь напряжения в образце достигли предела пропорциональности, С увеличением циклов нагрузка - разгрузка их число уменьшается и достигает установившегося значения по мере увеличения циклов нагружения. Это связано с тем, что35 при первом нагружении в образце произошли серьезные нарушения его структуры, вызванные значительным распадом связей, и при последующих нагруже" ниях эти связи в энергетике процесса уже не участвуют.Формула изобретенияСпособ определения дефектностиизделий из твердйх диэлектрическихматериалов, заключающийся в том, чтоизделие механически нагружают доуровня, ниже разрушающего, и регистрируют параметр генерируемого иэделием электромагнитного излучения,по которому судят о дефектности материала, отличающийся тем,что, с целью повышения информативности путем обеспечения как регистрациидефектов, так и их селекции по степени опасности и регистрации началаразрушения изделия, нагружение осу-,ществляют циклически при постоянномуровне максимальной нагрузки, в качестве параметра электромагнитногоизлучения регистрируют в каждом циклеколичество импульсов излучения и судятоб опасности дефекта вследствие егоразвития по уменьшению величиныпараметра излучения с ростом числациклов, а о начале разрушения - поточке перегиба зависимости параметраизлучения от числа циклов,