Способ определения хрупкости длинномерных материалов

 

Использование: в материаловедении для оценки хрупкости нитей, жгутов, жгутиков и лент, преимущественно углеродных. Сущность изобретения: способ определения хрупкости длинномерных материалов заключается в фиксировании концов образца, определении удельного объемного электрического сопротивления ρ₁ Ом м образца, освобождении одного из концов образца, деформировании его путем закручивания и поперечного сжатия образца после фиксирования обоих его концов, определении удельного объемного электрического сопротивления образца (ρ₂) и расчете показателя хрупкости (B_к) по формуле B_к=(ρ₂-ρ₁)/ρ₁. 2 табл.

Изобретение относится к текстильному материаловедению и предназначено для определения хрупкости длинномерных материалов (углеродных нитей, жгутиков, жгутов, лент).

Наиболее близким техническим решением является способ определения хрупкости волокон, заключающийся в подготовке образцов и определении зависимости между напряжением растяжения и отношением радиуса изгиба к радиусу волокна. Хрупкость определяют по величине указанного отношения радиусов при гипотетическом нулевом значении напряжения растяжения.

Целью заявляемого способа является повышение достоверности результатов определения хрупкости.

Поставленная цель достигается тем, что концы образца фиксируют в зажимах непроводящей пластины, образец деформируют и определяют хрупкость по применению параметров состояния образца до и после деформирования, а в качестве параметров состояния образца используют его удельное объемное электрическое сопротивление, а деформирование образца осуществляют путем его закручивания при освобождении одного из концов образца и последующего поперечного сжатия образца, при этом хрупкость определяют по значению показателя, рассчитываемого по формуле B_к= , где В_к - показатель хрупкости; ρ₁, ρ₂ - значения удельного объемного электрического сопротивления до и после деформирования соответственно, Ом ˙ м.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного режимом деформирования: в известном способе осуществляют изгиб с растяжением, а в заявляемом - сложное напряженное состояние (кручение и поперечное сжатие), которое отражает реальные условия деформирования при излучении нетканых и композиционных материалов методами сжатия. Поэтому характеристики хрупкости, полученные по заявляемому способу, более достоверно характеризуют материал при переработке.

Кроме того, заявляемый способ обеспечивает измерение хрупкости материала в целом (нити, жгута, ленты), а не отдельных волокон этого материала, как в известном способе, что также повышает достоверность оценки, поскольку исключает влияние неравномерности свойств отдельных волокон.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Для испытания длинномерные материалы разрезают на отрезки. Концы отрезка фиксируют в зажимах непроводящей пластины так, чтобы свисающие концы образца были одинаковой длины. Измеряют удельное объемное электрическое сопротивление ( 1) образца в трех его местах, одинаково отстоящих друг от друга по длине.

Отсоединяют измерительные электроды. Освобождают один из концов образца из зажима пластины. Укрепляют на нем съемный зажим, вращением которого образец закручивают. Не допуская раскручивания образца, вновь закрепляют его конец в зажиме пластины. Съемный зажим снимают.

Затем образец сжимают в поперечном направлении в течение 3-5 с. например, на прессе в пресс-форме. Снимают нагрузку и извлекают образец из пресс-формы. Присоединяют измерительные электроды к образцу. Измеряют удельное объемное электрическое сопротивление ( 2) образца в трех его местах, одинаково отстоящих друг от друга по длине.

Повторяют испытания для такого количества образцов, какое необходимо для достижения заданной точности. Обычно достаточно проведения испытаний 5 образцов (для достижения относительной погрешности менее 5% при доверительной вероятности 0,95).

Обработка результатов измерений. Вычисления проводят с точностью до третьей значащей цифры с дальнейшим округлением до второй значащей цифры. Хрупкость определяют по формуле B_ki= , где В_ki - показатель, характеризующий хрупкость i-го образца; ρ_1i, ρ_2i - удельное объемное электрическое сопротивление i-го образца - исходного и после нагружения.

За величину хрупкости принимают среднее арифметическое всех испытаний = B_ki , где n - число измерений (n = 15 обычно).

Пример расчета приведен в табл. 1.

В табл. 2 приведены средние значения хрупкости углеродных материалов (нитей, жгутов) по заявляемому способу.

Результаты испытания углеродных материалов, серийно выпускаемых промышленностью по различным ТУ, показали, что значения хрупкости находятся в широких пределах: для нитей УКН В_к = 0,25 -0,50, для жгутов В_к = 0,08-0,50.

Пределы изменения хрупкости реальных материалов свидетельствуют о существенных различиях в материалах. А предлагаемый способ позволяет достоверно оценить эти различия, что облегчает целенаправленное изменение физико-механических свойств готовых материалов.

Использование предлагаемого способа определения физико-механических свойств длинномерных материалов обеспечит по сравнению с существующими способами следующие преимущества: экспресс-метод (за счет меньшего количества образцов и сокращения времени подготовки и испытания образцов); повышение степени достоверности за счет возможности оценки материала в целом; сложное напряженное состояние материала (при кручении и поперечном сжатии) соответствует режимам деформирования в реальных условиях получения нетканых и композиционных материалов методами сжатия. (56) Авторское свидетельство СССР N 1670605, кл. G 01 N 33/36, 1990.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХРУПКОСТИ ДЛИННОМЕРНЫХ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в фиксировании концов образца, деформировании его и определении хрупкости по применению параметров состояния образца до и после деформирования, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности результатов определения, в качестве параметров состояния образца используют его удельное объемное электрическое сопротивление, а деформирование образца осуществляют путем его закручивания при освобождении одного из концов образца и последующего поперечного сжатия образца, при этом хрупкость определяют по значению показателя, рассчитываемого по формуле
B_к= /
где B_к - показатель хрупкости;
ρ₁ , ρ₂ - значения удельного объемного электрического сопротивления образца до и после деформирования соответственно, Ом · м.

РИСУНКИ

Рисунок 1