Способ определения остаточных напряжений в объекте из диэлектрического материала
Изобретение относится к электрическим методам исследования остаточных напряжений в монои поликристаллах и может быть использовано для определения локальных остаточных напряжений в диэлектрических материалах, в том числе материалах с повышенной хрупкостью или непригодных для оптических методов исследования , напряжений . Цель изобретения - измерение распределения напряжений по поверхности объекта, что достигается измерением диэлектрической проницаемости материала на различных частотах, включая высокочастотную область, а после выявления рабочей частоты, соответствующей наибольшему значению производной от диэлектрической проницаемости по частоте, измерением на этой частоте на каждой паре разомкнутых с другими обкладками обкладок величин диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь, что дает возможность определить локальные значения остаточных напряжений в зоне между обкладка.ми по произведению величины диэлектрических потерь на разность величин диэлектрических проницаемостёй измеренных в данной точке на рабочей частоте и по всему объему в высокочастотной области. Для измерений используют матричный конденсатор 1 с обкладками 2, коммутируемыми в нужной последовательности коммутатором 5, соединенны.м с входом измерителя 6 диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь с регулируемым по частоте генератором. Способ отличается простотой реализации и возможностью автоматизации контроля остаточных напряжений . 1 ил. (О (Л 4: О 4 СО со
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ÄÄSUÄÄ 1404799 А 1 др4 GOl B716
I ф Рс,", >
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3987271/25-28 (22) 05.! 2.85 (46) 23.06.88. Бюл. № 23 (7l ) Харьковский авиационный институт им. Н. Е. Жуковского и Научно-исследовательский центр по технологическим лазерам АН СССР (72) Ю. А. Егоров, В. П. Мигаль, A. Л. Рвачев, В. А. Ульянов и О. Н. Чугай (53) 531.781.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 918782, кл. G Ol В 7/16, 1979.
Авторское свидетельство СССР № 1173173, кл. G Ol В 7/16, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОСТАТОЧНЫХ НАПРЯЖЕНИЙ В ОБЪЕКТЕ ИЗ
ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к электрическим методам исследования остаточных напряжений в моно- и поликристаллах и может быть использовано для определения локальных остаточных напряжений в диэлектрических материалах, в том числе материалах с повышенной хрупкостью или непригодных для оптических методов исследования . напряжений. Цель изобретения — измерение распределения напряжений по поверхности у объекта, что достигается измерением диэлектрической проницаемости материала на различных частотах, включая высокочастотную область. а после выявления рабочей частоты, соответствующей наибольшему значению производной от диэлектрической проницаемости по частоте, измерением на этой частоте на каждой паре разомкнутых с другими обкладками обкладок величин диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь, что дает возможность определить локальные значения остаточных напряжений в зоне между обкладками по произведению величины диэлектрических потерь на разность величин диэлектрических проницаемостей измеренных в данной точке на рабочей частоте и по всему объему в высокочастотной области. Для измерений используют матричный конденсатор 1 с обкладками 2, коммутируемыми в нужной последовательности коммутатором 5, соединенным с входом измерителя 6 диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь с регулируемым по частоте генератором. Способ отличается простотой реализации и возможностью автоматизации контроля остаточных напряжений. 1 ил.
1404799
Изобретение относится к методам исследования остаточных напряжений в монои поликристаллах и может быть использовано для любыi диэлектрических материалов. !
1ель и: обретения — измерение также и рас!;ðå;iñ, ения напряжений по поверхности объек а, то постигается измерением диэлектрической проницаемости материала обьекза . а различных частотах, включая нысокоч гстотпую область, а после выявления рабочей частоты, соответствующей наибольшему зпачению производной от диэлектрической проницаемости по частоте, измерением на этой частоте на каждой паре разомкнутых с другими обкладками обкладок величины диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь, что дает возможность определить локальные значения остаточных напряжений в зоне между обкладками по произведению величины диэлектрических потерь на разность величин диэлектрических проницаемостей, измеренных в данной точке на рабочей частоте и по всему объему в высокочастотной области.
На чертеже приведена блок-схема устройства, реализующего предлагаемый способ.
Устройство содержит измерительный конденсатор матричного типа, состоящий из многих пар обкладок 2 с выводами 3, предназначенный для размещения на поверхности исследуемого объекта 4 из диэлектрического материала, коммутатор 5, входы которого соединены с выводами 3 обкладок 2, и измеритель 6 диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь с регулируемым по частоте генератором, вход которого соединен с выходом коммутатора 5.
Способ осуществляют следующим образом.
Об ьект, например пластину из поликристаллического селенида цинка, помещают между обкладками 2 измерительного конденсатора 1. Затем с помощью коммутатора 5 соединяют между собой и с одной из выходных шин коммутатора все обкладки 2, находящиеся с одной стороны объекта 4, а между собой и с другой выходной шиной коммутатора 5 все обкладки 2, находящиеся с другой стороны объекта 4. При таком включении матричный конденсатор 1 превращается в обычный двухобкладочный конденсатор, охватывающий всю поверхность объекта с обеих сторон. Изменяя частоту генератора, измеряют посредством измерителя 6 диэлектрическую проницаемость на различных частотах, в том числе и в высокочастотной области. Выполняя графическое или численное дифференцирование, определяют частоту, для которой имеет место наибольшее значение производной диэлектрической проницаемости по частоте, и принимают эту частоту за рабочую частоту для дальнейших измерения. Установив на генераторе измерителя 6 рабочую частоту, измеряют поочередно на каждой ларе обкладок 2, разомкнутых с остальными обкладками и соединенных с выходными шинами коммутатора 5 путем установки коммутатора в требуемое состояние, величины диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь. По этим данным с учетом измеренной ранее в высокочастотной области усредненной по всему объему материала величины диэлектрической проницаемости определяют величины локальных остаточных напряжений по формуле
6 — — К(ь;; — в)е;;, 20
Формула изобретения
Способ определения остаточных напряжений в объекте из диэлектрического материала, заключающийся в том, что на объект устанавливают электропроводящие обкладки по всей площади объекта, соединяют обкладки попарно между собой, измеряют диэлектрическую проницаемость материала где о;, — напряжения на поверхности объекта 4 между обкладками 2 с координатами и j;
К вЂ” коэффициент пропорциональности, определяемый для данного материала экспериментально на образцах с известными значениями напряжений;
Ф е;; — диэлектрическая проницаемость в зоне между обкладками 2 с координатами i u j на рабочей частоте
6 е„— диэлектрические потери в зоне между обкладками 2 с координатами i и 1 на рабочей частоте f ; в — усредненная по объему материала диэлектрическая проницаемость в
30 высокочастотной области.
Полученная картина изменения величин локальных остаточных напряжений по координатам характеризует распределение остаточных напряжений по поверхности объекта 4.
Предлагаемый способ определения распределения остаточных напряжений в диэлектрических материалах позволяет проводить эти исследования на объектах, для которых неприменим известный оптический способ определения остаточных напряжений, 40 а также на материалах и объектах, не допускающих экспериментального нагружения изза возможного разрушения в зоне концентрации напряжений, например, на материалах с повышенной хрупкостью. Кроме того, 45 способ отличается простотой реализации и возможностью автоматизации контроля остаточных напряжений благодаря замене механического или оптического сканирования коммутацией выводов обкладок конденсатора.
1404799 где о;;
Составитель Н. Тимошенко
Редактор М. Бланар Техред И. Версс Корректор А. 0<)ручар
Заказ )088, 41 Тираж 680 Подписное
ВНИИ!!И I осударственного комитета СССР по делам иаоорете).«)< и открыти:
113035, Москва, (К вЂ” 35, Раушская нао.. д.
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгор ь;. ). <»<>< ) .:я. - объекта и по этой величине определяют остаточные напряжения, отличающийся тем, что, с целью измерения также и распределения напряжений по поверхности объекта, измеряют диэлектрическую проницаемость материала на различных частотах, включая высокочастотную область, выяв,пяют рабочую частоту, соответствующую наибольшему значению производной от диэлектрической проницаемости по частоте, разъединяют обкладки и измеряют на рабочей частоте величины диэлектрической проницаемости и диэлектрических потерь для каждой пары смежных обкладок, а величину напряжений определяют по формуле
< (т«= Q((:« — (-,!к напряжен((Я н I <нн<«1)хно« I(< об ь()та между обкладк;)х и « I< и)р I»Il;l тами(и j;
КОЭффИЦИЕНт II!)()Il<)!) Illl<)lill, ll>l(<). Гll определяемый д. (»,1пнн(н <) м;) г(рп;:— ла экспернмен гальll() па обр )зц;) i с известными зна и llli» Ill напр»жений; диэлектрическая проницаем(к"и, нн рабочей частоте; диэлектрические потери на рабочей частоте; диэлектрическая проницаемость в высокочастотной области.
