Экспериментальное изучения процесса повреждения в образцах из стеклопластика на основе сигналов акустической эмиссии

Введение 3
1. Вопросы исследования 6
1.1. Процессы накопления повреждений 6
2. Использования метода акустической эмиссии в испытаниях 11
2.1. Понятие и определения 12
2.2 Методика проведения экспериментальных исследований 14
2.3 Описание оборудования для проведения экспериментов 16
3. Экспериментальное исследование полимерных композиционных материалов из стеклопалстика на основе анализа сигналов акустической эмиссии 22
3.1. Описание проведения эксперимента 23
3.2 Обработка результатов 24
Заключение 31
Список литературы 33

Весь текст будет доступен после покупки

В настоящее время благодаря развитию современных технологий всё большее применение находят методы неразрушающего контроля, которые позволяют получить дополнительную информацию о поведении материала при проведении механических испытаний. К таким методам относится и метод акустической эмиссии (АЭ), преимуществом которого является возможность изучения процесса накопления повреждений во всём объёме материала.
Акустическая эмиссия (АЭ) предоставляет возможность точно интерпретировать процесс развития повреждений в материале. Путем использования параметров АЭ и форм сигналов эффективно определяются режимы повреждения во всем процессе нагружения композита при изгибе. Механизм повреждения композитов может быть выяснен, а состояние повреждений оценено качественно в соответствии с типом сигналов АЭ. В связи с широким распространением композитных материалов и совершенствованием технологии их производства, появляются материалы с новыми характеристиками и свойствами, для которых требуются новые экспериментальные данные. Современные методы экспериментальной механики, включая АЭ, позволяют получить информацию о кинетике накопления повреждений материалов при различных видах нагрузки.
Преимуществом метода АЭ является то, что с помощью него существует возможность отслеживать внутренние повреждения в режиме реального времени и предоставлять эффективную информацию для понимания процесса разрушения. Чувствительность данного метода позволяет использовать его для определения и выявления дефектов, развивающихся в композитах до того, как механизмы повреждения станут очевидными.

Весь текст будет доступен после покупки

ВОПРОСЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В данном разделе проведен обзор научных статей на тематику, отражено содержание научных публикаций, связанных с изучением процессов накопления повреждений в композиционных материалах методом акустической эмиссии. Отмечена высокая эффективность применения данного метода для изучения разрушения композитов в процессе механических нагружений.
1.1. Процессы накопления повреждений
В современной научной литературе, представлено достаточное количество научных трудов и результатов исследований для того чтобы, разобраться в теме. Многие авторы используют метод регистрации сигналов акустической эмиссии, который позволяет оценить интенсивность накопления повреждений, установить связь с механизмами структурного разрушения композитов, позволяет получать дополнительные экспериментальные данные о деформировании исследуемых материалов.
Как известно, проводят отвердевание стеклопластика при разных температурах и условиях, в зависимости от технологических задач и нагрузок. А также конструкции и детали из стеклопластика могут использоваться в разных условиях и различных средах, что может повлиять на их конструктивные характеристики.
Для начала рассмотрим работы [3, 4, 5] в которых проходило старение образцов в различных средах и температурах. При исследовании результатов сигналов АЭ, установлено, что зависимости изменения значений несущей способности образцов имеют немонотонный характер. Среда «машинное масло» при исследуемых режимах старения не оказывает значимого влияния на изменение значений несущей способности. Однако по анализу сигналов акустической эмиссии некоторые из температурно-временных режимов при старении в масле повлияли на смену механизмов разрушения в сравнении с образцами стеклопластика без старения. Среды «морская вода» и «техническая вода» оказывают влияние на немонотонное изменение значений несущей способности образцов в зависимости от температурно-временного режима старения. Также после старения в этих средах происходит смена механизмов разрушения образцов стеклопластика относительно группы образцов без старения.
В работе [6] рассматривается и изучается возможности стеклопластика при разных режимах формования. Получены параболические графики микротвердости почти параллельны друг другу, это свидетельствует о том, что в поперечном сечении образцов минимальные значения микротвердости наблюдаются в подповерхностных зонах, а максимальные – в сердцевинных. Кроме того, с увеличением температуры формования композиционного материала повышаются и значения микротвердости матрицы. Полученные результаты свидетельствуют о значительной разнице в микротвердости матрицы, измеренной в подповерхностной и сердцевинной зонах образцов из стеклопластика. Величины микротвердости матрицы отличаются на 100 МПа и более. Это можно объясняется тем, что температура в сердцевинной зоне после выключения обогрева сохраняется более длительное время вследствие низкой теплопроводности стеклопластика. График зависимости длительности акустического сигнала от микротвердости матрицы, приведенный в работе свидетельствует о том, что с повышением микротвердости матрицы в стеклопластике длительность акустического сигнала существенно снижается – иными словами, в вязких средах сигналы акустической эмиссии распространяются медленнее, чем в хрупких.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ГОСТ Р 56542–2015. Контроль неразрушающий. Классификация видов и методов. М.:Стандартинформ, 2019. 10 с.;
2. Носов В.В., Ямилова А.Р. Метод акустической эмиссии. СПб.: Лань, 2017. 304 с.;
3. Лобанов Д.С., Лунегова Е.М, Оценка влияния термовлажностного старения в агрессивных средах на изменение механического поведения стеклопластика при изгибе короткой балки стеклопластика на основе регистрации сигналов акустической эмиссии // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Механика. 2022. № 4. С. 42-53.;
4. Зубова Е.М., Лобанов Д.С., Анализ сигналов акустической эмиссии в образцах конструкционного стеклопластика до и после температурного старения при испытаниях на растяжение // Математическое моделирование в естественных науках. 2018. Т. 1. С. 364-367.;
5. S. Momon, N. Godin, P. Reynaud, M. R’Mili, G. Fantozzi, Unsupervised and supervised classification of AE data collected during fatigue test on CMC at high temperature // Compos. A Appl. Sci. Manuf., 43 (2) (2012), pp. 254-260;
6. Вешкин Е.А., Истягин С.Е., Кирилин С.Г., Семенычев В.В. Характеристики акустической эмиссии в деформируемых образцах из стеклопластика с различными режимами отверждения // Труды ВИАМ. 2022. №5 (111). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/harakteristiki-akusticheskoy-emissii-v-deformiruemyh-obraztsah-iz-stekloplastika-s-razlichnymi-rezhimami-otverzhdeniya (дата обращения: 07.12.2023);

Весь текст будет доступен после покупки