Технология исследования внутренних дефектов и их характеристик в конструкциях из пкм.
Введение.
Конструкции из полимерных композитных материалов в последнее время находят все более широкое применение и являются перспективными во многих отраслях промышленности (машиностроении, авиационной, космической, энергетике и др.), так как обеспечивают минимальную массу конструкции при заданном значении прочности, не подвержены коррозии и т. п.
Как показали исследования, наиболее часто встречающимися опасными макродефектами структур из ПКМ являются дефекты типа нарушения сплошности, например расслоения, непроклеи, трещины, инородные включения и т.п. С другой стороны, они влияют на показатели назначения конструкции, а с другой – характеризуют качество технологического процесса ее изготовления. Наличие дефектов часто говорит об отступлениях в технологии изготовления изделия.
Технология неразрушающего контроля и соответствующие технологические средства должны удовлетворять следующим требованиям:
1) Выявление дефектов типа нарушении сплошности в любом месте конструкции.
2) Достаточно большая производительность контроля, чтобы обеспечить обследование конструкции в разумные промежутки времени;
3) Максимально возможное исключение оператора из процесса контроля.
Это обуславливает применение контроля, реализующих обследование одновременно достаточно большой площади поверхности.
Схема создания технологий неразрушающего контроля.
Технология исследования внутренних дефектов и их характеристик в конструкциях из пкм.
Исследования, анализ конструкции и технологии производства (от изготовления до испытаний) изделий из ПКМ методом намотки позволили определить основные причины возникновения в них дефектов типа нарушения сплошности. К ним относятся:
1) Нарушение режимов хранения и выдержки материалов, что приводит к снижению жизнеспособности связующего – снижению его вязкости и ухудшению адгезии между отдельными слоями стеклоткани или нити;
2) Попадание на поверхность армирующего материала в процессе изготовления изделия воды, мала и других жидкостей.
3) Нарушение технологических режимов намотки, в том числе величины натяжения, усилия давления прикатки, случайные изменения качества пропитки стеклоткани или нити в процессе намотки;
4) Изменение ширины ленты армирующего материала;
5) Отсутствие адгезии между кольцевым и осевым слоями намотки (расслоение по торцам изготавливаемого изделия);
6) Погрешности механически станков, осуществляющих намотку изделия (изменение условий натяжения стеклоткани или нити, увеличение величины биения вала и т.п.);
7) Дефекты, обусловленные изменением внутреннего давления при испытаниях изделий. Изделие при этом «растягивается» и образуются дефекты типа нарушения сплошности между слоями намотки.
Методы обнаружения и распознавания дефектов.
Метод безэталонного определения порогового значения сигнала в автоматизированной системе неразрушающего контроля.
Основная проблема обнаружения дефектов – определение значения порогового сигнала, разделяющего области дефектных и качественных (бездефектных) областей сигналов, полученных при обследовании изделия.
В настоящее время эта задача решатся путем настройки дефектоскопов на эталонный образец с эталонным дефектом. Такой метод достаточно эффективен и показывает неплохие результаты, но применим только к однородным материалам, т.е. материалам и конструкциям, физико-механические характеристики которых не изменяются по всей конструкции.
ПКМ априори имеют достаточно большой разброс физико-математических характеристик, поэтому метод настройки по эталону применим только в очень ограниченном круге задач.
Рассмотрим характер закона распределения, которому подчиняется выборка измерений информационного сигнала в контрольных точках. Анализ условий получения выборочных значений позволяет предположить, что выборка изменений является неоднородной, поскольку в ней в общем случае содержатся сигналы, соответствующие дефектным участкам (дефект) и качественным участкам (качеством), которые имеют различную природу и соответствуют разным условиям распространения информационного сигнала. Это позволяет предположить, что адекватной моделью распределения может быть бимодальное распределение с функцией плотности:
Функция распределения (плотности) одномерна, если информационный параметр (сигнал) одномерен.
Рассмотрим еще один вил ошибок – методические, которые возможны при настройке по эталону. f ( x ) – функция плотности некоторого бимодального распределения. Без потери общности можно предположить, что значения информационного параметра, соответствующие дефекту, группируются около моды m 1 , а соответствующие качеству – около моды m 2.
Значения мод m 1 и m 2 соответствуют некоторому среднему дефекту и среднему качеству контролируемого изделия, поскольку исходная выборка неоднородна по способу получения. Среднее арифметическое по всей выборке является оценкой математического ожидания исходной f ( x ), т.е. оценкой некоторого центра тяжести, которое расположено левее моды m 2. А моду m 2 естественно принять за характеристику среднего качества. Следовательно, в этом случае получаем смещение 
, т.е. совершаем методическую ошибку в определении среднего качества и соответственно ошибку в определении первого значения информационного параметра.