книги из ГПНТБ / Кан К.Н. Механическая прочность эпоксидной изоляции

где ЛЛ — изменение показаний тензостанции; Д а — изменение напряжений; AT— изменение температуры среды; ka — коэффи­ циент чувствительности к механическим напряжениям; kT — ко­ эффициент температурной чувствительности.

Малобазные тарируемые преобразователи отличаются зна­ чительной чувствительностью к температуре, так как, помимо изменения удельного сопротивления проволоки чувствительного элемента преобразователя в зависимости от температуры, про­ исходит также изменение размеров основы преобразователя, выполненной из эпоксидного компаунда. Так как КЛТР ком­ паунда в несколько раз больше, чем КЛТР проволоки, из ко­ торой изготовлен чувствительный элемент, то и чувствитель­ ность малобазного тарируемого преобразователя к температуре будет больше, чем у свободной проволоки. В связи с этим дол­ жна быть произведена выборка преобразователей по результатам измерений kT в воздушной среде. Для этой цели преобра­ зователи помещаются в термостат и нагреваются до темпера­ туры, превышающей комнатную на 20—30° С. Далее они сор­ тируются по величине показаний тензостанции. Для исследо­ вания одного изделия должны использоваться преобразователи, показавшие одинаковую разность отсчетов по тензостанции.

Для того чтобы выделить температурную составляющую по­ казаний рабочих преобразователей, необходимо два-три пре­ образователя подвергнуть только тепловому воздействию в среде компаунда. Для этой цели несколько преобразователей устанав­ ливается в специальных образцах, названных образцами-спут­ никами, в которых механические напряжения отсутствуют.

Образец-спутник представляет собой брусок, заливаемый одновременно с изделием в форму, внутренние стенки которой тщательно обработаны антиадгезионным составом, что обеспе­ чивает свободную усадку компаунда образца-спутника, а сле­ довательно, отсутствие в нем механических напряжений. Форма для образца-спутника закрепляется на заливочной форме изде­ лия, благодаря чему температуры рабочих преобразователей и преобразователей в образце-спутнике равны. Заливка формы исследуемого изделия и формы образца-спутника происходит одновременно. После заливки изделие и образец-спутник про-

-ходят заданный одинаковый технологический режим полимери­ зации и охлаждения. Температура компаунда вблизи преобра­ зователей измеряется с помощью термопар, залитых внутрь ли­ той изоляции.

Первые отсчеты по тензостанции производятся при темпе­ ратуре То, определенной по терморелаксационной кривой, и да­ лее берутся отсчеты через каждые 15—20° С по мере охлажде­ ния изделия и образца-спутника. Последние отсчеты снимаются при комнатной температуре. Такая методика снятия показаний вытекает из изложенных ранее соображений относительно воз­ никновения и роста напряжений.

других температурах могут быть найдены в соответствии с вы­ ражениями (31).

Экспериментальное определение напряжений в литойизоля­ ции с помощью малобазных тарируемых преобразователей про­ изводится в такой последовательности.

Партия преобразователей выбранного типоразмера подвер­ гается механической тарировке. После тарировки изготовляются

типовые розетки преобразователей. Каждая розетка представ­ ляет собой комбинацию трех преобразователей, расположенных по трем взаимно перпендикулярным осям. Преобразователи уста­ навливаются на тонкой подложке, изготовленной из эпоксид­ ного компаунда, и приклеиваются к ней. Выводы их припаи­ ваются к удлинительным проводам диаметром 0,1—0,2 мм с изо­ ляцией из фторопласта. Для контроля температуры в процессе измерения на розетках устанавливаются термопары. Общий вид типовой розетки представлен на рис. 52.

После изготовления розетки подвергаются тепловой трени­ ровке в термостате, которая заключается в их циклическом нагреве и охлаждении. В результате тепловой тренировки полимеризуется клей, с помощью которого преобразователь при­ креплен к подложке, .а также проверяется надежность преоб­ разователей, скомпонованных в розетку.

После отбраковки отобранные розетки преобразователей уста­ навливаются в форме исследуемого изделия, в местах, где

предполагается измерение остаточных напряжений. Одновре­ менно по одной розетке располагается в образцах-спутниках.

После установки розеток преобразователей собирается из­ мерительная схема, состоящая из тензометрического моста, пи­

Рис. 54. Схема исследуемого изделия с установленными розетками преобра­ зователей

дится полимеризация литой изоляции согласно принятому тех­ нологическому режиму.

Отчеты по тензостанции снимаются в процессе охлаждения

После полимеризации и охлаждения макетов снимались показания пре­ образователей по тензостанции при комнатной температуре. Эти показания

при каждой ступени нагружения снимались показания по преобразователям.

определен запас прочности литой изоляции изделия в рабочем диапазоне тем­ ператур.

Накопленный опыт применения прямого метода позволяет сделать следующую его оценку.

По сравнению с известными методами предложенный метод имеет следующие преимущества:

2.Отсутствие необходимости в вырезании преобразователей.

3.Возможность снятия отсчетов в течение сколь угодно дли­ тельного отрезка времени.

4.Измерение напряжений в точке по трем пространствен­ ным осям.

5.Возможность измерения напряжений в изделиях с малой толщиной стенки.

Для обеспечения 10—15%-ной точности измерений необхо­ дима точная отбраковка преобразователей по омическому со­ противлению. Желательный допуск ± 0 , 2 % . Необходима также тщательная отбраковка преобразователей по коэффициенту кт путем температурной тарировки их в воздушной среде. Снятие отсчетов желательно производить с помощью тензостанции, обладающей высокой стабильностью показаний.

17.Косвенный метод

Вотличие от прямого метода, позволяющего измерить не­ посредственно напряжение внутри литой изоляции, по косвен­ ному методу [50, 52], измеряется не напряжение, а определяется температура, при которой наступает разрушение литой изоля­ ции при медленном ее охлаждении. Значения же напряжений, вызывающих разрушение, отыскиваются косвенным путем на основании данных температурной зависимости прочности ком­ паунда вв(Т). Напряжения в компаунде появляются при темпе­ ратуре стеклования Тс и далее растут пропорционально разно­

ния температуры Т, можно довести литую изоляцию до разру­ шения. Как известно из феноменологических теорий прочности, разрушение наступает в момент, когда эквивалентное напря­ жение, являющееся функцией трех главных нормальных напря­ жений, достигает значения предела прочности материала. По своему смыслу эквивалентное напряжение представляет собой такое напряжение растяжения при одноосном нагружении, ко­ торое создает в данный момент такую же опасность разруше­ ния материала, как и три главных нормальных напряжения. Поэтому эквивалентное напряжение всегда сравнивается с пре­ делом прочности материала при одноосном растяжении. Если известен предел прочности на растяжение для температуры, при которой происходит разрушение изоляции из эпоксидного ком­ паунда, то тем самым становится известным и максимальное значение эквивалентного напряжения.

Таким образом, в основе косвенного метода лежит способ нагружения литой изоляции путем глубокого охлаждения, в ре­ зультате чего изоляция доводится до разрушения. В момент разрушения изоляции определяется температура, при которой происходит разрушение. Далее, максимальное эквивалентное

напряжение отыскивается по температурной зависимости крат­ ковременного предела прочности (рис. 56).

Скорость охлаждения принимается в зависимости от объема изделия достаточно малой для обеспечения равномерного поля температур в изделии. Момент разрушения обнаруживается по­ явлением трещин в изоляции.

Так как установить визуально появление трещин невоз­ можно, то возникает необходимость в фиксировании момента появления трещин. Момент появления трещины может быть за­ фиксирован с помощью проводников, находящихся на поверх­ ности изоляции или внут­ ри ее и разрывающихся при появлении трещины.

Один из вариантов этого способа заключа­ ется в том, что на наружную поверхность изоляции наносятся токопроводящей краской не­ замкнутые линии. К кон­ цам линий приклеива­ ются отводы, выводимые за пределы камеры к ре­ гистрирующему прибору. Если в изделии имеются

внутренние слои компаунда, то этот способ регистрации не при­ меним, так как трещины на наружной поверхности не появятся. Поэтому был разработан специальный сигнализатор разруше­

появления трещин в компаунде целостность проволоки не нару­ шается. Это объясняется тем, что до появления трещин прово­ лока не может оборваться, так как она при охлаждении ком­ паунда подвергается сжатию. В момент разрыва сигнализатора разрушения фиксируется температура, соответствующая появ­ лению трещин. Назовем эту температуру температурой морозо­ стойкости Тш изоляции. Очевидно, для разных изделий, залитых даже одним и тем же компаундом, температура морозостой­ кости может отличаться, так как напряжение в изоляции зави­ сит не только от свойств компаунда, но и от жесткости заливае­ мых элементов. Поэтому температуру Т м следует относить к тому конкретному изделию, в котором компаунд применен.

Если температура морозостойкости для данного изделия известна, то может быть легко определено и напряжение, вы­ звавшее разрушение. Для этой цели используются зависимости кратковременного предела прочности ав от температуры

мальные эквивалентные напряжения при любой другой темпе­ ратуре графическим путем или из выражения:

максимальные значения эквивалентных напряжений для любых температур. Для оценки прочности литой изоляции необходимы

операции. Изделие устанавливается в криокамеру, и собирается измерительная схема. Производится охлаждение изделия до

метра (15—25 мкм) для того, чтобы проволока не оказывала армирующего действия на литую изоляцию. Проволока нама­ тывается на заливаемые элементы тремя-четырьмя витками так, чтобы она прошла через все места, где ожидается появление трещин: на углах, в местах резкого изменения толщины изоля­ ции, вокруг металлической арматуры и т. д. Если в изделии имеется несколько слоев изоляции, не связанных друг с другом, то необходимо устанавливать сигнализаторы разрушения в каж­

На рис.58 представлена измерительная схема, применяемая для косвенного метода. Для автоматизации процесса наблюде­ ния над целостностью сигнализатора разрушения и для записи температур используется двенадцатиточечный самопишущий по­ тенциометр ПС 1-1С с пределом измерения 0—10 же.

Для повышения точности регистрации температур термо­ пары включаются по компенсационной схеме. Компенсационная