Разработка метода и устройства для неразрушающего контроля комплекса теплофизических свойств твёрдых анизотропных материалов

• Автор: Конышева, Наталия Александровна
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 171 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Условные обозначения и аббревиатуры
Введение
1 Основные направления проектирования средств теплового контроля теплофизических свойств твёрдых анизотропных материалов
1.1 Общий анализ существующих методов контроля ТФС твёрдых анизотропных материалов
1.2 Дву стадийные тепловые методы неразрушающего контроля анизотропных материалов с применением интегральных характеристик
1.3 Постановка задачи исследования
2 Теоретические основы метода неразрушающего контроля комплекса теплофизических свойств твёрдых анизотропных материалов
2.1 Направление исследования при моделировании процесса контроля теплофизических свойств анизотропных
материалов
2.2 Метод неразрушающего контроля комплекса теплофизических свойств твёрдых анизотропных материалов
2.2.1 Решение краевой задачи теплопроводности для анизотропного полуограниченного
тела
2.2.2 Расчётные зависимости для определения
температуропроводностей ах, ау и тепловой активности 0г
2.3 Определение комплекса ТФС твёрдых анизотропных
материалов
2.3.1 Определение условий адекватности реального теплового процесса тепловому процессу с “полосовым” нагревателем

2.3.2 Алгоритм проведения эксперимента и расчёта комплекса

Выводы по второй главе
3 Проектирование измерительного устройства и процесса проведения неразрушающего теплофизического контроля
3.1 Выбор и обоснование схемы измерения экспериментальной информации
3.2 Определение геометрических параметров измерительного устройства, режимных параметров теплофизического эксперимента
и минимально допустимых размеров образца
3.2.1 Определение координат размещения датчиков температур
3.2.2 Определение режимных параметров эксперимента
3.2.3 Определение минимальной толщины исследуемого образца
3.2.4 Определение минимально допустимых размеров исследуемого образца по координатам хну
Выводы по третьей главе
4 Автоматизированная система контроля ТФС твёрдых анизотропных материалов
4.1 Техническое обеспечение автоматизированной системы
контроля ТФС анизотропных материалов
4.1.1 Принцип работы автоматизированной системы контроля

4.1.2 Структура измерительного выносного зонда
автоматизированной системы контроля ТФС
4.2 Последовательность проведения теплофизического эксперимента
4.2.1 Последовательность проведения теплофизического
эксперимента при заданном времени окончания эксперимента
4.2.2 Последовательность проведения теплофизического
эксперимента при отсутствии ограничения на длительность

эксперимента
4.3 Алгоритм контроля комплекса ТФС анизотропных
материалов
Выводы по четвёртой главе
5 Метрологическое обеспечение метода и устройства НК ТФС анизотропных материалов
5.1 Анализ и оценка методических погрешностей
5.2 Анализ и оценка инструментальных погрешностей
5.2.1 Оценка погрешности экспериментального определения значений интегральных характеристик температуры
5.2.2 Анализ величины погрешности измерения теплового потока
5.3 Оценка погрешности метода НК ТФС анизотропных
материалов
5.4 Результаты экспериментальной проверки метода
Выводы по пятой главе
Заключение
Список использованной литературы
Приложения
Приложение 1. Решение обратной задачи теплопроводности для
метода определения ТФС анизотропных твёрдых материалов
Приложение 2. Конструкция электронагревателя и датчика
теплового потока
Приложение 3. Экспериментальное определение численных значений параметров преобразования Лапласа при вычислении
интегральных характеристик температуры
Приложение 4. Расчёт временной интегральной характеристики
температуры
Приложение 5. Результаты экспериментального определения ТФС твёрдых анизотропных материалов измерительным устройством
Приложение 6. Материалы по внедрению и регистрации

Я*{х,у,р) = е~р1д(х,у, г)Л (2.2)

2) пространственно-временная интегральная характеристика (ПВИХ) температуры тела по оси х

и*(хх,у,г,р) = е~р‘и(х,у, г,1)со$(ххх)с1х&; (2.3)

3) пространственно-временная интегральная характеристика (ПВИХ) температуры тела по оси у

и* (х, ху ,2,р) = е~р1и (х, у, г, 0 со фуу)с1г&; (2.4)

где х, у ц. г - пространственные координаты; t - время; и(х,у,г,г) - избыточная, относительно начальной, измеряемая температура исследуемого тела; ц{х,у,{)
плотность теплового потока; р > 0 - параметр интегрального преобразования

Лапласа; и (х,у,г,р) и q (х,у,р) - ВИХ температуры и теплового потока,
соответственно; и*(хх,у,г,р) - ПВИХ температуры в направлении х;
и*(х,ху,г,р) - ПВИХ температуры в направлении у.
Отметим, что вывод расчётных формул ТФС в области интегрального преобразования Лапласа, т. е. в области ВИХ (2.1) и (2.2) позволяет нам, как показал сравнительный анализ первой главы следующее:
1) использовать всю измеренную тепловую информацию эксперимента для расчёта ТФС, что повышает надёжность результата НК;
2) получить более простые расчётные зависимости по сравнению с зависимостями при возврате к оригиналам во временной области;
3) получить всю необходимую тепловую информацию с одной поверхности тела, на которую и оказывается тепловое воздейстие.
Для определения комплекса ТФС анизотропных материалов найденные расчётные зависимости получены из решения трёхмерной краевой задачи теплопроводности с применением численных методов определения ТФС в