Автоматизированный крутильный маятник для динамического механического анализа полимерных композиционных материалов

• Автор: Филистович, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Барнаул
• Количество страниц: 130 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. МЕТОДИКА ДИНАМИЧЕСКОГО МЕХАНИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ПОЛИМЕРОВ И
ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
Щ 1.1. ВОЗМОЖНОСТИ МЕТОДИКИ ДМА ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ПОЛИМЕРОВ И ПКМ
1.2. Обзор методов ДМА
1.2.1. Метод вынужденных резонансных колебаний
1.2.2. Метод вынужденных колебаний
1.2.3. Метод DMTA
® 1.2.4. Метод свободных крутильных колебаний
1.3. Обзор конструкций крутильных маятников
1.4. ОБЗОР ПРИНЦИПОВ РАБОТЫ РАЗЛИЧНЫХ СИСТЕМ РЕГИСТРАЦИИ КРУТИЛЬНЫХ КОЛЕБАНИЙ
ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА
2.1. Блок-схема экспериментальной установки
2.2. Конструкция механической части установки
2.3. Принципиальная электрическая схема установки: сопряжение с компьютером
2.4. Система регистрации свободных крутильных колебаний
2.4.1. Оптическая схема системы регистрации
Л 2.4.2. Принципиальная электрическая схема системы регистрации
2.4.3. Алгоритм обработки изображений, получаемых с МЭФ
2.4.4. Получение временной зависимости углового положения маятника
2.5. Определение основных вязкоупругих характеристик материала образца по измеренной зависимости углового положения крутильного маятника от времени
(Ь 2.6. Сервисные устройства крутильного маятника
2.6.1. Система начальной раскачки крутильного маятника
2.6.2. Сервоприводы
2.6.3. Источник питания электронных схем установки
2.7. Система терморегулирования
^ 2.7.1. Конструкция термокамеры, нагревателя и системы охлаждения
2.7.2. Схема управления мощностью нагревателя
2.7.3. Схема измерения температуры
2.7.4. Алгоритм терморегулирования и его калибровка
2.8. Общий алгоритм автоматизированного процесса измерений
® 2.9. Обработка результатов измерений температурных спектров динамического модуля сдвига и
тангенса угла механических потерь
2.10. Применение электронной части установки для проведения других экспериментов
ГЛАВА 3. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ УСТАНОВКИ. ОЦЕНКА
ПОГРЕШНОСТЕЙ И НЕЛИНЕЙНОСТИ
3.1. ПОГРЕШНОСТИ ХАРАКТЕРИСТИК СИСТЕМЫ ТЕРМОРЕГУЛИРОВАНИЯ
3.1.1. Калибровка системы измерения температуры
3.1.2. Оценка градиентов температуры в термокамере
3.2. Расчет погрешностей динамического модуля сдвига и тангенса угла механических потерь
3.2.1. Калибровка колебательной системы
3.2.2. Погрешность измерения углового положения маятника
3.2.3. Погрешность измерения линейных размеров образца
3.2.4. Расчет общей погрешности измеряемых величин динамического модуля сдвига и тангенса угла механических потерь
3.2.5. Оценка чувствительности прибора
3.3. Влияние нелинейности колебаний на результаты измерений
3.4. Учет влияния частоты на результаты измерений
3.5. Основные характеристики обратного крутильного маятника
3.6. Достоверность и повторяемость результатов
ГЛАВА 4. ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МЕТОДИКИ ДМА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ВЯЗКОУПРУГИХ
СВОЙСТВ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ
4.1. Обратимая пластификация влагой связующего стеклопластиков на основе клеевых препрегов

4.2. Влияние влаги на анизотропию листовых стеклопластиков
4.3. Оптимизация режимов прессования стеклопластика КМКС-1.80.Т-
4.4. Морозостойкость резины марки В-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БЛАГОДАРНОСТИ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ!
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы
В современной промышленности повсеместно применяются различные полимерные композиционные материалы (ГЖМ), постоянно разрабатываются их новые разновидности, предлагаются новые сочетания компонент и технологии их производства [1-7]. Наряду с этим в последнее время сильно возрос интерес и к, казалось бы, давно применяемым, и достаточно хорошо изученным материалам. Во многом это вызвано экономическими соображениями, которые заставляют разработчиков, производителей и потребителей обращать внимание не только на качество, но и на себестоимость производства материалов.
При разработке новых материалов особое значение приобретает возможность надежного, оперативного и относительно недорогого исследования их свойств. Особую ценность представляют такие методы и оборудование, которые, с одной стороны, дают возможность с хорошей точностью измерять наиболее важные показатели их свойств, а с другой стороны, служат инструментом для исследования структурных превращений и физико-химических процессов. Имея подобную экспериментальную технику и оборудование, можно решать разнообразные задачи по оптимизации состава, технологии изготовления и прогнозированию свойств разрабатываемых материалов для нужд современной техники.
Для конструкционных ПКМ наиболее важными являются их механические свойства. Чаще всего необходимы сведения о модулях упругости в широком интервале температур. Обычно измерение этих характеристик является большой проблемой для исследователей, так как лучшие образцы измерительной техники чрезвычайно дороги, а возможности даже дорогостоящего оборудования не всегда обеспечивают требований потребителей из-за недостаточной чувствительности, большого расхода исследуемого материала, большой тру-
вместе с ним отклоняется и отражатель. Отраженный луч поворачивается в плоскости, перпендикулярной оси маятника на угол 2<р, и его проекция на МЭФ смещается на соответствующую величину. МЭФ содержит 1024 фотодиода, расположенных на отрезке 25 мм. Снимая сигнал с МЭФ и анализируя его, можно с высокой точностью определять положение проекции отраженного луча, а, следовательно, и угловое положение маятника.
Рис. 7. Оптическая схема системы регистрации углового положения крутильного маятника.
2.4.2. ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ РЕГИСТРАЦИИ
Электронная схема системы регистрации конструктивно расположена в нескольких блоках: на плате сопряжения (Рис. 47-Рис. 48), в силовом блоке (Рис. 51), на плате АЦП (Рис. 49 - Рис. 50), в блоке МЭФ (Рис. 52). Функция этой части устройства - снять аналоговые сигналы с МЭФ, усилить их, преобразовать в цифровую форму и передать для дальнейшей обработки в компьютер. Сигналы с каждого из 1024 каналов МЭФ снимаются и оцифровываются последовательно. Причем, для получения временных зависимостей углового