References

zldm

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Industrial laboratory. Diagnostics of materials

1028-68612588-0187

ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»

zldm-318

Research Article

МЕХАНИКА МАТЕРИАЛОВ: ПРОЧНОСТЬ, РЕСУРС, БЕЗОПАСНОСТЬ

MECHANICAL TESTING METHODS

Определение прочностных характеристик полимерных композиционных материалов ультразвуковым методом

Ultrasonic Control of the Strength Properties of Polymer Composite Materials

Мурашов

В. В.

Murashov

V. V.

admin@viam.ru

Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов (ВИАМ)Russian Federation

2016

01102016

82104755

2016

Мурашов В.В.

Murashov V.V.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.zldm.ru/jour/article/view/318

Описана методика определения механических свойств полимерных композиционных материалов (ПКМ) ультразвуковым методом по комплексному параметру, включающему значения скорости распространения импульса УЗК в плоскости изделия, а также частоты основной составляющей спектра импульса УЗК, прошедшего контролируемое изделие по толщине в прямом и обратном направлениях. Предложено оценивать степень накопления микроповреждений в ПКМ по их механическим характеристикам (например, прочности при межслойном сдвиге и прочности при сжатии), определяемым неразрушающим методом. Предложен принципиально новый информативный параметр диагностики, характеризующий затухание УЗК в материале, - частота основной составляющей спектра импульса УЗК, прошедшего изделие по толщине в прямом и обратном направлениях. Показано, что для диагностики материала изделия без его разрушения целесообразно возбуждать продольную волну и волну, подобную симметричной волне нулевого порядка.

We present an ultrasonic technique for determination of the physical and mechanical properties of polymer composite materials (PCM) using a complex parameter including the value of the ultrasonic pulse velocity in the plane of the article and frequency value of the main spectral component of the ultrasonic pulse got through the article back and forth. We also propose to assess the degree of accumulation of the microdamages to PCM by their mechanical characteristics (e.g. tensile interlaminar shear and compression strength), determined by nondestructive method. A degree of microdamage accumulation in polymer composite materials can be assessed using their mechanical characteristics (e.g., strength upon interlaminar shear and strength upon compression) determined by a non-destructive method. We also consider a fundamentally new informative diagnostic parameter characterizing the decay of ultrasonic waves in materials: frequency of the main component of the spectrum of ultrasonic pulse passed through the article in forward and backward directions. It is shown that for destruction diagnostics of the material it is advisable to excite a longitudinal wave and a wave similar to a zero-order symmetrical wave.

polymeric composite materials (PCM)physical and mechanical propertiesultrasonic methodcomplex parameter of diagnosticspulse velocityzero order symmetric wavefrequency of the main spectrum componentdegree of microdamage accumulationполимерные композиционные материалы (ПКМ)физико-механические свойстваультразвуковой методкомплексный параметр диагностикискорость распространения импульсасимметричная волна нулевого порядкачастота основной составляющей спектрастепень накопления микроповреждений

References1

Мурашов В. В., Мишуров К. С. Оценка прочностных характеристик углепластиков акустическим методом / Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1. С. 81 - 85.

Генералов А. С., Мурашов В. В., Косарина Е. И., Бойчук А. С. Построение и анализ корреляционных связей для оценки прочностных свойств углепластиков реверберационно-сквозным методом / Авиационные материалы и технологии. 2014. № 1. С. 58 - 63.

Каблов Е. Н. Авиационное материаловедение: итоги и перспективы / Вестник РАН. 2002. Т. 72. № 1. С. 3 - 12.

Мурашов В. В., Косарина Е. И., Генералов А. С. Контроль качества авиационных деталей из полимерных композиционных материалов и многослойных клееных конструкций / Авиационные материалы и технологии. 2013. № 3. С. 65 - 70.

Мурашов В. В. Неразрушающий контроль заготовок и деталей из углерод-углеродного композиционного материала для многоразового космического корабля «Буран» / Труды ВИАМ. 2013. № 4. С. 33 - 42. Ст. 06 (viam-works.ru).

Мурашов В. В., Генералов А. С. Контроль многослойных клееных конструкций низкочастотными акустическими методами / Авиационные материалы и технологии. 2014. № 2. С. 59 - 67.

Kablov E., Murashov V., Rumyantsev A. Diagnostics of Polymer Composites by Acoustic Methods / Ultrasound. 2006. N 2. P. 7 - 10.

Пат. 2214590 Российская Федерация. Способ определения физико-механических характеристик полимерных композиционных материалов и устройство для его осуществления / Каблов E. H., Гуняев Г. М., Карабутов А. А. и др.; заявитель и патентообладатель ФГУП «ВИАМ». -2001135020; заявл. 26.12.01; опубл. 20.10.2003. Бюл. № 29.

Каблов E. Н. Инновационные разработки ФГУП «ВИАМ» ГНЦ РФ по реализации «Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года» / Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1. С. 3 - 33.

Каблов E. Н. Авиакосмическое материаловедение / Все материалы: Энциклопедический справочник. 2008. № 3. С. 2 - 14.

Латишенко В. А. Диагностика жесткости и прочности материалов. - Рига: Зинатне, 1968. - 329 с.

Максимов Р. Д., Пономарев В. М. Предпосылки комплексного диагностирования накопления повреждений при деформировании гибридного композита / Сб.: Методы и средства диагностики несущей способности изделий из композитов. - Рига: Зинатне, 1983. С. 150- 155.

Сорокин К. В., Мурашов В. В., Федотов М. Ю., Гончаров В. А. Прогнозирование развития дефектов в конструкциях из ПКМ способом определения изменений жесткости при актюировании материала / Авиационные материалы и технологии. 2011. №2. С. 20 - 22.

Nagem R. J., Seng J. M., Willians J. H. Residual life predictions of composite aircraft structures via nondestructive testing. Part 1: Prediction methodology and via nondestructive / Mater. Eval. 2000. Vol. 58. N9. P. 1065 - 1074.

Nagem R. J., Seng J. M., Williams J. H. Residual life predictions of composite aircraft structures via nondestructive testing. Part 2: Degradation modeling and residual life prediction / Mater. Eval. 2000. Vol. 58. N11. P. 1310-1319.

Murashov V. V. Types of production and operational defects of the multilayer glud constructions and polymer composite materials products and methods to detect them / Proc. 5th European-American Workshop on Reliability of NDT (Berlin, Germany, Oct. 7-10,2013). [Источник доступа http://www.nde-reliability.de/Proceedings/Posters].

Каблов E. H., Старцев О. В., Кротов А. С., Кириллов В. Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. I. Механизмы старения / Деформация и разрушение материалов. 2010. № 11. С. 19 - 27.

Каблов E. H., Старцев О. В., Кротов А. С., Кириллов В. Н. Климатическое старение композиционных материалов авиационного назначения. III. Значимые факторы старения / Деформация и разрушение материалов. 2011. № 1. С. 34 - 40.

Кириллов В. H., Ефимов В. А., Шведкова А. К., Николаев E. В. Исследование влияния климатических факторов и механического нагружения на структуру и механические свойства ПКМ / Авиационные материалы и технологии. 2011. № 4. С. 41 - 45.

Gunasekera A. M. Monitoring of impact damage products from PCM / Mater. Eval. 2010. Vol. 68. N 8. P. 880 - 887.

Потапов А. И., Пеккер Ф. П. Неразрушающий контроль конструкций из композиционных материалов. - Л.: Машиностроение, 1977. - 190 с.

Гершберг М. В., Илюшин С. В., Смирнов В. Н. Неразрушающие методы контроля судостроительных стеклопластиков. - Л.: Судостроение, 1971. - 210 с.

Ашкенази E. К., Гершберг М. В., Илюшин С. В. Косвенный способ оценки прочности стеклопластиков при сдвиге / Сб.: Свойства судостроительных стеклопластиков и методы их контроля. Вып. 3. - Л.: Судостроение. 1974. С. 198 - 202.

Гершберг М. В., Ланчин В. Ф., Ланчина Т. Н. Прочность стеклопластика и ее связь с параметрами импульсного метода / Сб.: Свойства судостроительных стеклопластиков и методы их контроля. Вып. 3. -Л.: Судостроение, 1974. С. 167 - 184.

Мурашов В. В., Ильин В. М., Захарова Т. Т. Оценка прочностных свойств стеклопластика АП-66-151 в тонкостенных крупногабаритных деталях без их разрушения / Автомобильная промышленность. 1973. №9. С. 34-36.

ОСТ 5.9102-87. Стеклопластики конструкционные для судостроения. Методы неразрушающего контроля. - Л.: ЦНИИТС, 1987. - 43 с.

Eрмолов И. H., Ланге Ю. В. Ультразвуковой контроль / Неразрушающий контроль: Справочник / Под общ. ред. В. В. Клюева. Т. 3. - М.: Машиностроение, 2006. - 864 с.

Latishenko V. A., Matiss J. G., Sandalov A. V. Diagnostics of load carrying capacity of composite structures / 10th World Conference on Non-Destructive Testing. Moscow. 1982. Rep. 5-3.

Викторов И. А. Физические основы применения ультразвуковых волн Рэлея и Лэмба в технике. - М.: Наука, 1966. С. 84 - 87.

Hand W. Testing reinforced plastics with ultrasonics / Plastics Technol. 1962. Feb. P. 62-67.

Ашкенази E. К. Анизотропия машиностроительных материалов. - Л.: Машиностроение. 1969. С. 37 - 39.

Барышев С. E. Спектральная плотность последовательности эхо-сигналов / Дефектоскопия. 1974. № 2. С. 19 - 25.

Меркулов Л. Г., Токарев В. А. Физические основы спектрального метода измерения затухания ультразвуковых волн в материалах / Дефектоскопия. 1970. № 4. С. 3 - 11.

Барышев С. E. Влияние затухания на спектральную плотность эхо-сигналов / Дефектоскопия. 1978. № 1. С. 56 - 62.

А. с. 808930 СССР. Способ определения физико-механических характеристик материалов / В. В. Мурашев. - №2724112; заявл. 12.02.79; опубл. 28.02.1981. Бюл. № 8.

Мурашов В. В., Румянцев А. Ф., Бузников Ю. Н. Акустический комплексный метод оценки физико-механических свойств полимерных композитных материалов / Сб.: Методы и средства диагностики несущей способности изделий из композитов. -Рига: Зинатне, 1983. С. 165 - 170.

Мурашов В. В., Румянцев А. Ф., Бузников Ю. Н. Оценка физико-механических характеристик углепластиков комплексным акустическим методом / Сб.: Вопросы авиационной науки и техники. Авиационные материалы. Неметаллические композиционные материалы. - М.: ВИАМ, 1986. С. 105-111.

Алабин М. А., Ройтман А. Б. Корреляционно-регрессионный анализ статистических данных в двигателестроении. - М.: Машиностроение, 1974. - 124 с.

Митропольский А. К. Техника статистических вычислений. - М.: Наука, 1971. С. 87.

Мурашов В. В. К вопросу определения упругих и прочностных свойств полимерных композиционных материалов акустическим комплексным методом / Деформация и разрушение материалов. 2014. №11. С. 39-45.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.