Методы и средства неразрушающего контроля теплофизических свойств изделий и образцов из неоднородных твердых материалов

• Автор: Чуриков, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Тамбов
• Количество страниц: 641 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ГОТОВЫХ ИЗДЕЛИЙ И ОБРАЗЦОВ ИЗ РАЗЛИЧНЫХ МАТЕРИАЛОВ
1.1 Появление и развитие научного направления по созданию
методов и средств неразрушающего теплофизического контроля
1.2 Создание методов и приборов неразрушающего контроля теплофизических свойств различных материалов
готовых изделий и образцов
1.3 Современное состояние в области создания методов и
средств неразрушающего теплофизического контроля
1.4 Актуальность проблемы неразрушающего контроля температурозависимых теплофизических свойств материалов
изделий и образцов
1.5 Особенности контроля эффективных теплофизических свойств неоднородных твердых материалов и применения интегрирующих датчиков температуры
1.6 Методы и средства контроля эффективных теплофизических
свойств и образцов из неоднородных твердых материалов
1.7 Методы решения прямых и обратных линейных и нелинейных
задач теплопроводности
1.8 Возможность повышения оперативности неразрушающего контроля за счет измерения внутреннего распределения
температуры изделия
1.9 Автоматизированные установки, приборы и
информационно-измерительные системы теплофизического контроля
1.9.1 Автоматизированные приборы и установки
теплофизического контроля
1.9.2 Автоматизированные системы контроля на базе центральной ЭВМ и информационно-измерительные системы
теплофизического контроля
1.10 Выводы и постановка задач исследования
2 МЕТОДЫ И СРЕДСТВА НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОБРАЗЦОВ ИЗ ТВЕРДЫХ НЕОДНОРОДНЫХ, ИЛИ МОНОЛИТНЫХ,
ИЛИ АНИЗОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУЮЩИЕ ПРЯМОУГОЛЬНЫЙ НАГРЕВАЕМЫЙ УЧАСТОК
2.1 Интегральные характеристики и интегрирующие преобразователи температуры в методах НК и устройствах неразрушающего контроля
ТФС неоднородных твердых материалов
2.1.1 Интегральные характеристики температуры и теплового потока
в методах неразрушающего контроля теплофизических свойств
2.1.2 Основы применения поверхностных интегрирующих преобразователей температуры в измерительных устройствах
2.2 Метод НК ТФС изделия или образца при измерении
интегральной характеристики температуры участка его поверхности
2.2.1 Теоретические основы метода с применением интегратора температуры нагреваемой полосы поверхности
2.2.2 Теоретические основы с применением интегратора температуры нагреваемого прямоугольного участка его поверхности
2.2.3 Теоретические основы и конструкция интегратора температуры нагреваемой полосы поверхности массивного образца
2.3 Методы неразрушающего контроля температурной
зависимости ТФС изделия или образца
2.3.1 Решение линейной прямой задачи теплопроводности с произвольным начальным распределением температуры
в исследуемом теле
2.3.2 Методика неразрушающего контроля температурозависимых теплофизических свойств неоднородных твердых материалов

2.4 Методы неразрушающего теплофизического контроля
анизотропных материалов массивных образцов и изделий
2.4.1 Методы НК анизотропных ТФС по двум направлениям, основанные на применении нагревателя в виде полосы
2.4.2 Метод НК анизотропных ТФС по двум направлениям, основанный на применении интегратора температуры нагреваемой
полосы поверхности
2.4.3 Метод НК всего комплекса ТФС ортотропного материала, основанный на применении квадратного нагревателя
2.5 Вычисление интегральных характеристик
по экспериментальным данным
2.6 Расчетные зависимости метода НК ТФС для отдельной
стадии процесса контроля
2.7 Конструкция выносного измерительного зонда для НК ТФС
2.8 Состав и принцип действия автоматизированного прибора неразрушающего контроля изделий и массивных образцов
2.9 Исследование влияния неточности моделирования теплового
процесса НК ТФС на показания прибора
2.10 Методика расчета погрешности неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов, изделий и массивных
образцов устройствами с прямоугольным и полосовым нагревателем
2.11 Оценка погрешности неразрушающего контроля тепловых
свойств материалов на изделиях
2.12 Регуляризующий алгоритм решения нелинейной обратной
задачи теплопроводности с использованием ЭВМ
2.12.1 О необходимости построения регуляризующего алгоритма
2.12.2 Общий принцип регуляризующего алгоритма
2.12.3 Построение зависимостей теплофизических коэффициентов
от температуры
2.12.4 Экспериментальная проверка метода комплексного определения температурозависимых теплофизических характеристик

мую точность нахождения ТФС. Предложена методика определения условий корректного проведения НК ТФС и оценки адекватности реального процесса НК его математической модели, при этом найдены параметры режима организации и проведения многократного процесса контроля ТФС. Предложена методика нового оперативного НК температурозависимых ТФС твердых материалов, использующая измерение и учет начального неравномерного распределения температуры и расчетные зависимости только стадии нагревания. На базе современной измерительной и вычислительной техники создана информационно - измерительная система (ИИС), позволяющая осуществлять автоматизированный контроль ТФС как в лабораторных, так и производственных условиях. Эффективность и гибкость ИИС НК ТФС обеспечивается использованием общепринятых мировых стандартов и современных информационных технологий при проектировании, создании и функционировании системы. Разработана методика метрологической оценки результатов экспериментальных исследований, как в лабораторных, так и производственных условиях.
В шестой главе предложены обобщенные методы уменьшения влияния контактных термических сопротивлений на точность НК ТФС, основанные на результатах теоретических и экспериментальных исследований и позволяющие учитывать конструктивные особенности и условия контакта измерительного устройства и исследуемого образца. Разработана обобщенная методика определения условий корректного проведения реального процесса НК ТФС и оценки адекватности математической модели тепловому процессу эксперимента, а также нахождения параметров оптимального режима организации и проведения процесса контроля, включающая в себя: выбор оптимальных размеров измерительных устройств и исследуемых образцов; определение условий корректного проведения процесса НК и оценки адекватности математической модели тепловому процессу эксперимента; выбор температурного и временного режима процесса НК ТФС; анализ влияния геометрических размеров исследуемых образцов и измерительных устройств, нелинейности температурной зависимости ТФС, свойств нагревателей и датчиков температуры на точность результатов НК ТФС; выбор числа и длительности экспериментов