Методы определения физических свойств деформируемых материалов с применением пьезо- и электрических систем тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, доктор технических наук Зубцов, Владимир Иванович

• Зубцов, Владимир Иванович
• доктор технических наук
• 2005

Оглавление диссертации доктор технических наук Зубцов, Владимир Иванович

ОСНОВНЫЕ УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

ГЛАВА 1 АНАЛИЗ УПРУГИХ СВОЙСТВ ПЬЕЗОМАТЕРИАЛОВ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ НА ИХ ОСНОВЕ, ОПРЕДЕЛЯЕМЫХ ПОСРЕДСТВОМ ФИЗИКО

МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ.

1.1 Объект научно-исследовательских испытаний.

1.2. Уравнения пьезоэлектрического эффекта.

1.3. Задачи для электроупругих материалов и изделий, решаемые посредством физико-механических испытаний. .3.1. Статические задачи для электроупругих материалов.

1.3.2. Двумерные статические задачи для пьезоэлектрических материалов.

1.3.3. Статические задачи изгиба пьезоэлектрических пластин.

1.3.4. Колебания тел из пьезоматериалов.

1.3.5 Колебания пьезопластин.

1.3.6. Колебания пьезоцилиндров и пьезосфер.

1.4. пьезопреобразователи механических величин.

1.4.1. Важнейшие электрические и механические характеристики пьезопреобразователей.

1.4.2. Чувствительность и управляемая избирательность пьезопреобразователей механических величин.

1.4.3. Анализ применения пьезопреобразователей для исследования силовых механических полей.

1.5. Распространение волн в пьезоэлектрических средах.

1.6. ПАВ-преобразователи.

1.6.1. Тсрмочувствитслыюстъ Г1АВ-нриборов.

1.6.2. Тспзочувствитсльпость ПАВ-приборов.

1.6.3. ПАВ-прсобразоватсли.

1.6.4. Эквивалентная схема пьезопреобразователей.

1.7. Выводы.

ГЛАВА 2 МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПАРАМЕТРОВ ПЬЕЗОЙРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИИ. ИССЛЕДОВАНИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ И

ПОМЕХОЗАЩИЩЕННОСТИ.

2.1. Общие положения.

2.2. Анализ частотных характеристик

11бе3011реобразователей при сжатии и растяже11ии.

2.3. Анализ параметров эквивалентной схемы пьезопреобразователей.

2.4. Чувствительность пьезопреобразователей.

2.5. Управляемая избирательность пьезопреобразователей.

2.6. Выводы.

ГЛАВА 3 МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДЕФОРМИРУЕМЫХ

МАТЕРИАЛОВ.

3.1. Метод исследования и контроля напряженного состояния.

3.2. Экспресс-метод контроля вязкости расплавов растворов).

3.3. Экспресс-метод контроля модуля упругости.

3.4. Экспресс - метод контроля гигроскопичности.

3.5. Выводы.

ГЛАВА 4 ИЬЕЗО- И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ И СИСТЕМЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ДЕФОРМИРУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ.

4.1. Классификация разработанных преобразователей исследования и контроля физико-механических свойств материалов.

4.2. Увеличение диапазона линейности измерения пбезопреобразователей.

4.3. Мбезопреобразователи исследования и контроля напряженного состояния.

4.3.1. Преобразователь 11Г1Н-1 с использованием колебаний растяжения-сжатия.

4.3.2. Преобразователь ППП-2 с использованием колебаний растяжения-сжатия в противофазс.

4.3.3.11реобразователь IIIIH-3, основанный па колебаниях изгиба чувствительного пьезоэлемента.

4.3.4. Система исследований и контроля напряженного состояния в пелииейпо-упругой среде с автоматической корректировкой погрешности измерений.

4.3.5. Преобразователь IIIII1-4 для работы в широком диапазоне температур.

4.4. Электрическая система исследований и контроля вязкости.

4.5. Частотно-резонансная система исследований и контроля модуля упругости.

4.6. Система исследований и контроля гигроскопичности.

4.7. Аналого-цифровая система получения информации о напряженном состоянии деформируемах материалов с использовнием пьезоэффекта.

4.8 выводы.

ГЛАВА 5 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЬЕЗО-И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И СИСТЕМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ

СВОЙСТВ ДЕФОРМИРУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ.

5.1 Методика исследования метрологических характеристик пьезопреобразователей контроля напряжённого состояния.

5.2. зависимость выходных характеристик пьезопреобразователей от вида деформаций.

5.3. зависимость выходных характеристик пьезопреобразователей от величины возбуждающего электрического напряжения.

5.4. Сравнение работы пьезопреобразователей при разных видах нагружения в различных деформируемых материалах.

5.5 Влияние поперечных механических напряжений на пьезопреобразователи в материале.

5.6. Влияние сдвиговой нагрузки на работу преобразователей.

5.7 Влияние низких температур (до-196°С) на работу пьезопреобразователей исследования и контроля механических напряжений.

5.8 Влияние высоких температур (до +200°С) i ia работу пьезопреобразователей исследований и контроля i механических напряжений.

С# 5.9 Анализ важнейших рабочих характеристик первичного преобразователя вязкости.

5.10 Зависимость Мвр на валу электродвигателя от потребляемой мощности.

5.11. Выводы.

ГЛАВА 6 ПРИМЕНЕНИЕ ПЬЕЗО- И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ И СИСТЕМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ДЕФОРМИРУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ.

6.1. Характеристика композитных материалов.

6.2. Анализ напряженного состояния экспериментального образца материала на основе полиолефинов.

6.3. Разработка методики исследования и контроля напряженного состояния в деформируемых материалах.

6.4. Статические испытания для исследования и контроля £ напряженного состояния деформируемых материалов, предназначенных для изготовления металлопластовых конструкций.

6.5. Измерение моментов вращений в различных полимерах.

6.6 Особенности контроля модуля упругости деформируемых материалов.

6.7. Применение преобразователя для контроля гигроскопичности деформируемых материалов.

6.8. Внедрение пьезопреобразователей в производство.

6.9. Выводы.

ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методы определения физических свойств деформируемых материалов с применением пьезо- и электрических систем»

Улучшение качества изделий различных отраслей промышленности с одновременным уменьшением эксплуатационных затрат и экономией сырьевых и топливно-энергетических ресурсов определяется надежностью конструкционных материалов и несущих элементов конструкций. Прогнозирование надежности тесно связано с оценкой их прочности - способности противостоять разрушению.

Существуют два различных механизма разрушения материалов: хрупкое разрушение путем отрыва, происходящее внезапно при относительно небольших деформациях, и пластическое разрушение путем среза (сдвига). Первое разрушение характерно для линейно-упругих материалов, второе - для упруго-пластичных.

Для современной техники характерно применение большого ассортимента различных конструкционных материалов (металлов, сплавов, армированных пластиков и других полимеров), условия работы которых также разнообразны (высокие температуры, глубокий холод, интенсивные динамические нагрузки). Поэтому их механические свойства в разных условиях применения также различны.

Прочность - очень широкое понятие даже в сфере материаловедческих наук. Под прочностью понимается свойство твердых тел сопротивляться разрушению, а также пластической деформации под действием внешних нагрузок. Критерии прочности строятся на основании полученных в эксперименте при обобщенных условиях предельных величин удельных нагрузок - напряжений, предшествующих разрушению и распределенных в контролируемом объеме материала по известному и по возможности простому закону. Опорными точками классических теорий прочности являются характеристики пределов прочности при простом статическом механическом напряжении: пределы прочности при одноосном растяжении Тр, сжатии Тс, сдвиге ттах. Для анизотропного тела к каждой оси симметрии относят по одной из вышеупомянутых характеристик прочности.

Предел прочности, помимо свойств материала, зависит от температуры и условий деформации. Зависимость предела прочности от условий деформации приводит к тому, что следует учитывать значение деформации, развивающейся к моменту разрушения (разрыва) материала Sp. Это значение Sp зависит от материала, величины деформирующей силы и скорости нарастания деформирующей силы. При одноосном растяжении Sp определяется как относительное удлинение при разрыве.

При заранее заданных условиями эксплуатации значениях Тр или ер) время воздействия деформирующей силы, при котором происходит разрушение материала, не может быть произвольным. Тогда прочность может характеризоваться также долговечностью тр временем от начала действия деформирующей силы до разделения образца материала на части.

Известно, что множество материалов сочетают в себе свойства упругости и вязкости. Причем, проявление в большей степени упругости или вязкости зависит от скорости нагружения.

В связи с этим особое значение приобретает определение удельной работы деформации до разрыва о

Если разрушение материала происходит при ударе (резкое действие нагрузки), то работу, затраченную на разрушение и отнесенную к единице поверхности разрушения, называют удельной ударной вязкостью.

Таким образом, анализируя этот метод оценки прочности можно выделить следующие недостатки: определение Ар, тр, Sp процесс трудоемкий, трудность их точного измерения, невозможность применения к эксплуатируемым изделиям, т.к. метод разрушающий.

Несовершенство вышеописанной оценки прочности можно объяснить тем, что большинство материалов сочетают в себе как упругие свойства, так и вязкие, а также имеют нелинейную и неоднозначную связь между напряжениями и деформациями. К таким материалам относятся, например, полимеры. Факт сочетания упругих и вязких свойств в материалах известен ещё со времен Максвелла, который предложил наиболее простую модель (есть и другие) такого сочетания. Согласно этой модели, после приложения сил в телах наступает упругая деформация, а затем в течение всего времени действия сил будет развиваться вязкое течение, следствием которого является необратимая деформация - та часть общей деформации, которая не исчезает после прекращения действия сил.

Предложенная Максвеллом модель воспроизводит (с определённой степенью точности) поведение упруго-вязких материалов при деформации, которое описывается дифференциальным уравнением dS .1 dT JT dt у dt rib где S - деформация; у - модуль упругости; T - механическое напряжение; вязкость. о 1 рис.1. Модель Максвелла

1 (IT

Выражение---этого уравнения описывает упругие свойства, а у dt

T/r|b -вязкие.

Упругая деформация S возникает мгновенно при каждом данном значении напряжения Т, и скорость изменения деформации поэтому определяется скоростью изменения напряжения dS = l^dT dt у dt '

При постоянном действующем напряжении (Т = const) dT/dt = 0. Уравнение принимает вид dS/dt = Т/т]ь .

Отсюда следует, что под действием постоянного напряжения происходит вязкое течение множества неметаллических и металлических материалов, таких как полимеры, бетон, смолы, медь, алюминий и др.

Как уже упоминалось, множество материалов сочетают в себе свойства упругости и вязкости. Причем, проявление упругости или вязкости зависит от скорости нагружения. Анализ дифференциального уравнения показывает, что у множества материалов под действием постоянного напряжения наряду с проявлением упругих деформаций происходит вязкое течение в период всего времени действия напряжений.

Пусть мы имеем дело с процессом релаксации напряжения при сохранении постоянного удлинения (растяжения) образца материала dt

По понятным причинам, напряжение в конце концов упадет до нуля. При этом дифференциальное уравнение примет вид

JdT

Т dt ~ r,b *

Из этого следует, что напряжение и скорость изменения напряжения в образце материала определяются модулем упругости и коэффициентом вязкости. Эти характеристики являются отображением соответственно упругих и пластических свойств материалов и не зависят от характера деформаций, зависящих в свою очередь от условий эксплуатации.

Модуль упругости - это коэффициент пропорциональности между напряжением при упругой деформации (закон Гука). Коэффициент вязкости - это коэффициент пропорциональности между напряжением сдвига и скоростью сдвига при пластической деформации расплава (раствора) материала (закон Ньютона).

Предельное (предшествующие разрушению) состояние материала в значительной мере определяется такими характеристиками, как модуль упругости у и удельная работа Ар, необходимая для возникновения новой поверхности в материале. Эту работу, отнесённую к единице возникшей поверхности, и называют удельной ударной вязкостью материала А .

Более того, в зависимости от удельной работы материалы могут быть подразделены на группы.

Если Ар <1, то материал можно считать хрупким, квази- хрупким при 1<Ар<100, пластичным, если Ар>100. Наиболее широко применяются в технике материалы, обладающие высокими значениями ^уАр и статической прочности при кратковременном нагружении, характеризуемой пределом прочности Тр.

Проявление вязкого течения под действием механической нагрузки в твердых материалах было открыто более ста лет назад, получило название крип или ползучесть и происходит крайне медленно. Поэтому контролировать вязкость лучше в расплавах или растворах материалов и потом использовать эту информацию для прогнозирования или оценки свойств твердого состояния соответствующих материалов.

Оценка же вязкости, проявляемой в твердых материалах по измеренной вязкости расплавов (растворов) этих материалов или по удельной ударной вязкости, является пока предметом дальнейших исследований.

Известно, что прочность материала во многом снижается при наличии в нем пор, микротрещин и трещин, которые эффективно можно оценивать, контролируя способность накопления влаги материалом (гигроскопичность). Информация о гигроскопичности также важна и при подготовке материалов к оценке физико-механических свойств.

Таким образом, на основании вышеизложенного, в связи с практической целесообразностью неразрушающего контроля в качестве основного показателя прочности материалов и изделий следует использовать, то значение механического напряжения, которое предшествует необратимому формоизменению, а не разрушению материала, а также модуль упругости, коэффициент вязкости и гигроскопичность (пористость) - дополнительных характеристик для учета условий эксплуатации.

Существуют разнообразные методы определения напряженного состояния - как разрушающие, так и неразрушающие. Среди них наиболее широкое распространение получили ультразвуковые методы, основанные на поглощении ультразвуковых волн в контролируемом изделии и применяемые практически к любым материалам - металлам, неметаллам, магнитным и немагнитным изделиям, оптически прозрачным и непрозрачным средам. Однако, эти методы позволяют получать только обобщенную информацию о напряженном состоянии деформируемых материалов. Большое распространение в технике получил традиционный метод - определение механических напряжений путем измерения деформаций с использованием теории упругости.

Известно, что у большинства материалов (некоторые металлы, стеклопластики, пластмассы, бетоны и др.) связь между деформациями и напряжениями нелинейна и неоднозначна. Поэтому для них оказываются непригодными методы, основанные на определении напряженного состояния путем измерения деформации.

Напряженное состояние в этом случае целесообразно аттестовать путем измерения напряжений измерительными пьезоэлектрическими преобразователями. В связи с этим возникает необходимость разработки метода непосредственного измерения механических напряжений с помощью пьезоэффекта, а также разработки средств контроля напряженного состояния изделий с помощью преобразователей на основе новых пьезокерамических материалов.

Для определения модуля упругости, например, в пластмассах используют реласакционные кривые напряжения, многократно полученные в течение длительного времени.

В бетоне модуль упругости обычно вычисляют по его зависимости от сопротивления сжатию, исходя из предположения, что между ними существует однозначная корреляционная связь. Исследования показывают, что при одинаковой прочности модуль упругости бетона меняется в широких пределах.

Исследование вязкости, например, расплавов полимеров проводят на приборах, называемых вискозиметрами, которые бывают капиллярными и ротационными. Используют также и динамические методы. Обработка экспериментальных данных при этом очень трудоемка, и выполняют ее обычно с привлечением автоматизированных систем.

При подготовке конструкционных материалов к оценке технологических свойств нужно учитывать зависимость их от влажности (содержание свободной влаги, выраженное в процентах к массе).

Повышенное содержание влаги приводит к образованию микротрещин в изделиях, что ведет к снижению прочности. В связи с этим представляет интерес оценка прочности пористых материалов путем определения их гигроскопичности (способности увлажняться в среде влажного воздуха).

Многие материалы способны поглощать (сорбировать) влагу из окружающего воздуха. Влага первоначально накапливается в поверхностном слое, а затем располагается в объеме материала в результате диффузии.

В полимерах, например, влага оказывает влияние на их физико-механические свойства. А если учесть, что некоторые полимеры поглощают из окружающей среды до 10 % влаги, то понятно, что влияние становится значительным. Гигроскопичность полимеров часто приходиться определять из кривых кинетики сорбции путем графического построения. Такой метод продолжительный, кроме того, речь здесь может идти о конкретном полимере.

Вышеизложенное ставит вопрос о разработке новых оперативных экспресс-методов контроля физико-механических характеристик, являющихся эксплуатационными показателями конструкционных материалов и изделий из них, а также определяющих условия переработки обширного класса материалов - полимерных.

В связи с исследованиями пьезоэффекта, проведенными в нашей стране и за рубежом, а также созданием новых пьезоэлектриков, интерес к пьезопреобразователям возрастает все более и более. Повышенные пьезоэлектрические свойства элементов из современной пьезокерамики позволяют создавать преобразователи различных размеров и форм, имеющие высокие измерительные характеристики, простую конструкцию, высокую добротность, безгистерезисность, химическую и радиационную стойкость, компактность, технологичность, монолитность, низкую стоимость и серийнопригодность, управляемую избирательность к полезному сигналу.

В заключение выражаю глубокую признательность проф. М.И. Киселеву, благодарность проф. В.А. Груздеву и Л.Н. Фомице за научные консультации. В процессе работы над диссертацией соискатель получил существенную помощь со стороны профессоров Д.Н. Лазовского и Ф.И. Пантелеенко, которым также выражает благодарность. Кроме того, соискатель благодарен с.н.с. НПО «Пластполимер» Т.П. Хватовой, В.Д. Румянцеву, B.C. Василенко, Е.И. Евдокимову за ценные замечания и предложения.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации. Надежность изделий различных областей науки и техники определяется показателями качества конструкционных материалов и несущих элементов конструкций, а ее увеличение снижает эксплуатационные затраты и экономит сырьевые и топливно-энергетические ресурсы, что в настоящее время для предприятий различной области промышленности входит в число первостепенных задач. Прогнозирование надежности с целью уменьшения затрат тесно связано с оценкой прочностных характеристик материалов. В значительной мере эти проблемы могут быть решены применением неразрушающих методов и устройств для инженерной оценки прочности материалов, изделий из них, элементов конструкций и самих конструкций, в том числе во время их эксплуатации.

Прочность, как известно, свойство твердых тел сопротивляться разрушению, а так же пластической деформации под действием внешних нагрузок. Внешние воздействия могут быть как простыми: механическими, тепловыми, электрическими и др., так и сложными комбинациями простых воздействий, в результате которых развиваются механические напряжения и деформации в твердом теле.

Критериями в классической теории прочности являются характеристики прочности при простом статическом нагружении: пределы прочности при одноосном растяжении Тр, сжатии Те, предел прочности при сдвиге ттах . Применительно к конструкционным материалам и изделиям различных отраслей промышленности в зависимости от свойств материала и условий эксплуатации дополнительно необходимо учитывать: максимальную относительную деформацию Sp., время от начала до разрушения тр и удельную работу

Sp деформации до разрыва, определяемую как Ар=/ T(s)dS , где Т о механическое напряжение, S - деформация.

Анализируя возможности комплексный оценки прочности, можно выделить следующие недостатки: точное определение Ар,тр, Sp, - процесс сложный и трудоемкий, сами характеристики условны, невозможность применения к эксплуатируемым изделиям, так как метод разрушающий. Для реализации неразрушающего контроля, в связи с его практической целесообразностью, следует использовать в качестве основного показателя прочности материалов и изделий то значение механического напряжения Т, которое лишь предшествует пластической деформации S.

Как известно твердое тело сочетает в себе как упругие, так и вязкие свойства. Согласно модели Максвелла, эти характеристики описываются дифференциальным уравнением: d S/dt=dT/y • dt+T/r| в (1), где S -деформация; у - модуль упругости; Т - механическое напряжение; r|R -вязкость.

При T=const реализуются условия вязкого течения T=}a-dS/cit (Закон Ныотона); видно что г|в - это коэффициент пропорциональности между нагрузкой и скоростью деформации, если же S=const уравнение (1) принимает вид: l/T-dT/dt=-y/r|B. Из чего следует, что механическое напряжение Т и dT/dt (скорость изменения напряжений) зависят от модулей упругости и вязкости. Поскольку у и г|в являются константами, их можно рассматривать в качестве физических характеристик материала. Следовательно, эти характеристики являются не условными, а исчерпывающими, когда речь не идет о разрушении материала при оценке прочности. Кроме того, использование у и г|„ в качестве показателей оценки прочности согласуется с законом термодинамики, т.к. определяет время релаксации (т=г]в/у).

Наличие пор, трещин, микротрещин и других дефектов снижает прочность материалов. Определение гигроскопичности позволяет оценить связанную с этим потерю прочности.

Итак, модуль упругости, вязкость и гигроскопичность являются прочностными характеристиками, учитывающими особенности применения конструкционных материалов в зависимости от условий их эксплуатации.

Использование в качестве базовых прочностных характеристик, предела упругости Туп, модуля упругости, вязкости, гигроскопичности, вместо предела прочности Т„, относительной деформации Sp, времени до разрушения хр и удельной работой деформации разрушения Ар позволяет проще, более оперативно, достоверно, без разрушения образцов материала и во время его эксплуатации получать информацию для инженерной оценки прочности деформируемых материалов, под которой будем подразумевать практическую механическую прочность, то есть предельную способность материала сопротивляться пластической деформации при воздействии внешних механических нагрузок. Под инженерной оценкой прочности понимается общая оценка способности сопротивляться максимальным эксплуатационным нагрузкам.

Связь работы с крупными научными программами, темами. Работа выполнялась в соответствии с НИР "Разработка методов исследования внутренних напряжений в композиционных материалах на основе полиолефинов", входившей в этап Т2 задания 02.07 целевой комплексной научно-технической программы Министерства химической промышленности СССР 01Д.013 "Разработка технологии и создание промышленного производства высоконаполненных и композиционных труб, листов, машиностроительных, строительных и других изделий из них"; 5-летней госбюджетной НИР "Исследование электрофизических свойств легированных полупроводниковых материалов и пьезоэлектриков с целью изготовления приспособлений (устройств) неразрушающего контроля оптомикроэлектроники", входившую в программу фундаментальных исследований НАН Б "Разработка и исследование новых принципов образования перспективных опто- и микроэлектронных систем сохранения, переработки и обработки информации"; с 3-летней госбюджетной НИР «Разработка научных основ и методов исследования формообразования диэлектриков в процессах микромонтажа изделеий электронной техники», выполняемую в соответствии с государственной программой фундаментальных исследований (ГПФИ) «Материал»; планами Министерства образования РБ Полоцкого госуниверситета и целого ряда других НИР, выполняемых Полоцким госуниверситетом по заказу промышленных предприятий.

Цели и задачи исследования. На основе результатов теоретических и экспериментальных исследований взаимосвязи механической нагрузки пьезоэлектриков и возникающей напряженностью электрического поля, а так же характера взаимодействия контролируемой твердой среды с устройствами контроля, разработать и освоить на промышленных предприятиях новые методы и системы исследования и контроля физико-механических свойств материалов и изделий с учетом условий эксплуатации последних, обеспечивающих повышение надежности, экономию сырьевых, топливно-энергетических и трудовых ресурсов.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ электроупругости пьезоэлектриков, а также пьезопреобразователей механических величин на их основе. Установить взаимосвязи различных механических нагрузок и условий нагружения с возникающими при этом в пьезокристаллах электрическими полями, а также физико-механическими свойствами контролируемой среды и особенностями конструкций преобразователей контроля механических напряжений Т при оценке прочности деформируемых материалов (ДМ).

Исследовать факторы, влияющие на точность измерения пьезопреобразователей и позволяющие контролировать ими механические напряжения Т (предел упругости) внутри деформируемых материалов. Исследовать метрологические характеристики пьезопреобразователей, используя разработанную методику метрологической аттестации.

2. Разработать математическую модель пьезопреобразователей напряжения (ППН) контроля и исследования механического напряжения Т при оценке прочности ДМ, обеспечивающих высокую чувствительность, линейность измерения, избирательность и возможность использования их в зависимости от свойств контролируемой среды.

3. На основе анализа математической модели напряженно-деформированного состояния (НДС) твердого тела обосновать методологию инженерной оценки практической прочности.

Разработать метод контроля механических напряжений в инженерной оценке прочности ТТС и измерительные ППН, способные функционировать в широком диапазоне температур (-200.+200)°С; освоить их на промышленных предприятиях.

4. Создать программу и методику метрологической аттестации пьезопреобразователей механических напряжений в оценке прочности. Провести метрологическую аттестацию преобразователей.

5. Разработать метрологическое обеспечение пьезопреобразователей механических напряжений внутри ДМ.

6. Разработать экспресс-методы и системы исследований и контроля физико-механических свойств ДМ, учитывающих условия эксплуатации, а также условия переработки полимерных материалов в изделия, методики их применения.

7. Провести классификацию разработанных устройств исследований и контроля физико-механических свойств ДМ. Создать и освоить на промышленных предприятиях методы исследования и процессы контроля практической прочности ДМ.

Объект и предмет исследования. Объектом исследования являются пьезоэлектрические моно - и поликристаллы, твердые сплошные среды. Предметом изучения являются методы исследования и контроля механической прочности, гигроскопичности, упругости и сжимаемости материалов и изделий из них, пьезоэлектрические системы и техпроцессы контроля, позволяющие повысить достоверность результатов, уменьшить эксплуатационные и сырьевые затраты.

Методология и методы проведенного исследования. Методология исследований включает установление взаимосвязей механического нагружения пьезоэлектриков с возникающей при этом напряженностью электрического поля, разработку экспресс - методов и устройств исследования и контроля в инженерной оценке практической прочности твердых сплошных сред; программы метрологической аттестации, устанавливающей методику проведения метрологических исследований пьезопреобразователей напряжения; отработку техпроцесса изготовления пьезопреобразователей и систем исследования и контроля.

В процессе исследований физико-механических свойств ТСС, преобразователей и систем определения этих свойств измеряли электрические напряжение и ток, частоту колебаний чувствительных пьезокристаллов и температуру.

Проведены: исследования напряженного состояния внутри ДМ в широком диапазоне модулей упругости, что является очень сложной задачей и необходимым условием определения прочности конструкционных материалов и изделий, а также представляет огромный иетерес для физики твердого тела, материаловедения, теории упругости, пластичности и ползучести, влияния деформационных свойств (сжимаемости) ТСС на достоверность контроля их напряженного состояния; чувствительности пьезокристаллов к деформациям растяжения, сжатия, изгиба; исследования влияния электрического напряжения возбуждения UB0J6. на выходной сигнал пьезопреобразователей напряжения, функционирование пьезопреобразователей напряжения при разных видах нагружения и в различных по упругим свойствам средах с последующим проведением сравнительного анализа; исследования влияния высоких и низких температур (-196 * +200)°С на работу пьезопреобразователей напряжения; сравнительный анализ напряженного состояния полимеров по теоретическим и экспериментальным результатам; испытания и анализ важнейших характеристик и особенностей применения устройств экспресс - контроля. Для выполнения исследований использовали микроскоп МИМ-7, цифровой вольтметр В7-27А, частотомер 43-33, электронный мост, генераторы переменного напряжения ГЗ-Ш, ГЗ-1Э1,ГЗ-104, нагружающее механическое устройство ТК-14-250, ПЭВМ, электропривод 4А80А4УЗ, грузопоршневые манометры МТ-600, МП-60, сдвиговой прибор ВСВ-25, мегоомметр МИ-07, барометр - анероид, термошкафы, микрометры и др.

Научная новизна и значимость полученных результатов.

• Разработана математическая модель, отражающая взаимосвязь механической нагрузки в пьезоэлектриках с возникающей при этом напряженностью электрического поля, которая позволяет прогнозировать в разрабатываемых пьезопреобразователях существенное для точности измерения характеристики: чувствительность, линейность, диапазон измерения, управление избирательностью и электроупругостыо, возможность учета упругих свойств контролируемой среды, определение частотных постоянных и параметров эквивалентной схемы.

• Проведенный анализ математической модели напряженно-деформируемого состояния тела позволил предложить для оценки практической прочности с учетом условий эксплуатации в качестве критериев: предел упругости, модуль упругости, вязкость и гигроскопичность материалов.

• Впервые показано, что использование незакрепленного чувствительного элемента приводит к максимальному повышению чувствительности за счет увеличения частоты резонанса в пьезопреобразователях механических напряжений, представляющих устройства отображения информации о напряженном состоянии контролируемого объекта. Согласно теоремы Котельникова именно увеличение в два раза частоты колебаний (резонансных в данном случае) позволяет передавать информацию без искажений (без изменений) и с максимальной скоростью, что и приводит к максимальному увеличению чувствительности.

• Впервые установлено, что диапазон линейности преобразования расширяется за счет возбуждения ППН на частоте антирезонанса fa на 5060% по отношению к пьезопреобразователю напряжения на частоте резонанса fr, что объясняется увеличением коэффициента электромеханической связи (Ксв) на fa и компенсацией завала АЧХ пьезопреобразователя напряжения.

• Показано, что пьезопреобразователя напряжения обладают избирательностью к полезному сигналу за счет выбора вектора напряженности электрического поля (Е), совпадающего с направлением измеряемой компоненты механического напряжения Т. Другие компоненты механического напряжения Т хоть и вызывают заряды, но они быстро стекают и не могут быть измерены, т.к. в их направлении не обеспечиваются динамические колебания.

• Впервые предложен оригинальный тип пьезопреобразователей напряжения, который снабжен системой, управления его электроупругости, выравнивающей сжимаемости пьезопреобразователей напряжения и контролируемой среды, что особенно важно при исследованиях сред с нелинейной зависимостью S=f(T), где модуль упругости изменяется при изменениях механических напряжений Т. При этом погрешность измерения уменьшается, т.к. уменьшается искажение силового поля вокруг пьезопреобразователей напряжения.

• Экспериментально установлено, что чувствительность (SR) пьезопреобразователей напряжения увеличивается с повышением амплитуды, а также частоты электрического напряжения возбуждения (U1(0,.) и уменьшением его жесткости. Причем, связь чувствительности Sr с напряжением возбуждения Ubo3. прямо пропорциональная, а с жесткостью -обратно пропорциональная; повышение напряжения возбуждения UB0J. ограничивается нелинейностью, а уменьшение жесткости - прочностью и диапазоном измерения пьезопреобразователей напряжения. Показано, что в пьезоэлектриках системы ЦТС нелинейность проявляется при Е=300 В/см. Чувствительность Sr пьезопреобразователей напряжения в материале выше, чем в свободном состоянии на величину концентрации механического напряжения Т вокруг пьезопреобразователей напряжения и составляет 1015%.

• Конструкции разработанных пьезопреобразователей напряжения обладают высокой чувствительностью Sr (до 180^-^-), различны по мВ своим жесткостям и перекрывают ее в диапазоне 5-103 1-105МПа, что дает возможность использовать различные типы пьезопреобразователей напряжения в зависимости от жесткости среды для повышения точности измерения.

• Создана программа и методика метрологической аттестации пьезопреобразователей напряжения. В метрологическом обеспечении пьезопреобразователей напряжения типа ППН при статических испытаниях прочности ТСС измеренные механические напряжения Т интерпретировались градуировочными данными, полученными при гидростатическом и одноосном нагружениями пьезопреобразователей напряжения. Таким образом, определены относительная погрешность (8,%) и среднеквадратичное отклонение случайный составляющей (с, В) измерения механических напряжений Т в материалах: 8 для всех пьезопреобразователей напряжения и ТСС < 2,5%, а а - < 0,0028В.

• Исследовано влияние высоких и низких температур на работу пьезопреобразователей напряжения. Установлено, что использование кристаллов ниобата лития обеспечивает работоспособность пьезопреобразователей напряжения при температурах -196 . +80°С, а кристаллов кварца- - 20 .+200°С.

• Разработано метрологическое обеспечение пьезопреобразователей механических напряжений внутри ДМ.

• Разработаны экспресс - методы и системы исследования и контроля вязкости, модуля упругости, гигроскопичности, являющиеся эксплуатационными показателями ТСС, определяющие физические основы технологии получения материалов с определенными свойствами, а также условия переработки полимеров в изделия.

Теоретически выведена и экспериментально подтверждена формула, позволяющая использовать с учетом паспортных данных серийно выпускаемые отечественной промышленностью асинхронные электродвигатели, в качестве первичного преобразователя вязкости (г|„), которая находится в прямопропорциональной зависимости от потребления электрического тока (I): r|B=f(K||-I), где Кц - коэффициент, учитывающий паспортные данные электродвигателя. Модуль упругости определяется по квадрату резонансной частоты fr2 упругих колебаний контролируемого материала, а гигроскопичность - использованием эффекта Доплера.

Практическая значимость полученных результатов. Полученные в работе результаты использованы при инженерной оценке практической прочности материалов и изделий различных отраслей промышленности, представляющих интерес для различных отраслей современной науки и техники а также при решении материаловедческих задач по определению условий переработки полимерных материалов в изделия.

1. Созданы и освоены метод и устройства инженерной оценки прочности материалов и изделий. Внедрение разработанных метода и устройств контроля, рекомендаций, позволило уменьшить в 3-5 раз остаточные напряжения, возникающие в металлопластовых трубах и приводящие к их растрескиванию, и тем самым увеличить их прочность. Применение метода и устройств контроля напряженно-деформируемого состояния в оценке прочности железобетонных плит перекрытий позволило получить расчетные данные для увеличения мощности установки сорбента — носителя на Новополоцком ПО «Полимир».

2. Разработана методика исследований напряженно-деформируемого состояния полимеров при литье под давлением, позволившая оценить прочность и изучить влияние внутренних напряжений на условия переработки силанольно-сшивающего полиэтилена. Результаты исследований внедрены при освоении в производстве полимерпых композиций на НПП «Пластполимер», а также в учебном процессе Полоцкого государственного университета.

3. Выработаны рекомендации по проектированию пьезопреобразователей напряжения для оценки прочности в условиях плотного прилегания контролируемой среды, способных работать при высоких и низких температурах -196 . +200°С, а также по использованию их в зависимости от упругих свойств контролируемых сред. Исследования, выполненные по контролю напряженного состояния посредством разработанных устройств пьезопреобразователей напряжения ППН-1, 2, 3, 4, показали возможность использования измеренных механических напряжений Т для оценки прочности полимеров, имеющей важное значение в определении условий их переработки в изделия и эксплуатации.

4. Разработанные экспресс - методы и системы контроля физико-механических характеристик при испытаниях прочности материалов и изделий использованы в практике анализа свойств полимеров при выходном контроле. Для оценки реологических свойств полимеров высокого давления применено устройство контроля вязкости, обладающее простотой и оперативностью измерения по сравнению с широко используемыми в практике вискозиметрами.

5. Разработана методика метрологических исследований устройств контроля и проведена оценка погрешности свободных преобразователей (при градуировке) и помещенных в контролируемую среду. Погрешность результата измерений оценивалась следующими параметрами: среднеквадратическим отклонением случайной составляющей погрешности о[/?], равным 0,005; 0,002; 0,0005; систематической составляющей погрешности Дс[#], равной 0,0085; -0,004; 0,004; вариацией выходного сигнала в[В], равной 0,005; 0,004; 0,002: относительной погрешностью 5[%], равной 2, 1; -0,9; -0,43, соответственно для пьезопреобразователей напряжения ППН-1; ППН-2 и ППН-3. Определены также погрешности измерения механических напряжений Т в ДМ, интерпретированных градуировочными данными, полученными при нагружении преобразователей гидростатическим давлением и одноосным нагружением. Здесь, в отличие от оценки погрешностей измерений при градуировке, были использованы только 2 параметра погрешностей, наиболее часто употребляемые в технике измерений: относительная погрешность и среднеквадратическое отклонение случайной составляющей, которые во всех случаях не превышают, соответственно 2,5%, и 0,002 В.

6. Проведена метрологическая аттестация пьезопреобразователей механических напряжений ППН, подтверждающая достоверность результатов. Получены свидетельства метрологической аттестации, согласно которым наиболее часто используемые при оценке погрешностей измерений параметры: относительная погрешность и вариация выходного сигнала - равны, соответственно, для ППН-1 -3,1% и 0,005В; для ППН-2 - 0,9% и 0,004В: для ППН-3 - 0,43% и 0,002В.

7. Подтвержденный годовой экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы на научно - производственном предприятии «Пластополимер», приведенный к установленному курсу Нацбанка РБ составляет 1,26 млрд. руб. или 109,5 тыс. у.е.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

• результаты теоретических и экспериментальных исследований пьезопреобразователей напряжения, созданных на основе предложенной математической модели, с закрепленными на концах и свободными пьезокристаллами; в т.ч. полученные выражения для частотных постоянных пьезорезонаторов и динамических параметров эквивалентной схемы. Установлено, что пьезопреобразователи контроля напряженного состояния в оценке прочности деформируемых сред с закрепленными пьезокристаллами имеют частоту колебаний f в 2 раза меньше, чем со свободными.

• метод повышения чувствительности пьезопреобразователей напряжения при оценке прочности за счет использования незакрепленного чувствительного пьезокристалла и расширение диапазона линейности измерения за счет возбуждения его на частоте антирезонанса fa.

• пьезопреобразователи механических напряжений для оценки прочности конструкционных материалов, выполненные как параметрические датчики с пьезотрансформаторной схемой токовыводов, у которых отсутствуют акустические взаимодействие с контролируемой средой, способные измерять статические механические напряжения внутри этой среды за счет модуляции входного сигнала переменным напряжением внешнего источника.

• управление селективностью, пьезопреобразователей напряжений ППН достигаемой за счет выбора вектора напряженности переменного электрического поля Е, обеспечивающего колебательный режим и совпадающего с направлением измеряемой компоненты механического напряжения Т; другие компоненты механических напряжений Т не могут влиять на измерение, т.к. находятся в статическом режиме. Динамический же режим обеспечивается только в направлении измеряемой компоненты.

• пьезопреобразователи напряжений ППН с управляемой электроупругостью для регулирования их жесткости в процессе измерения для повышения точности и работоспособностью в широком диапазоне температур (-196 . +200)°С.

• экспресс-методы и системы исследования и контроля физико-механических свойств, определяющих физические основы технологии получения материалов с определенными свойствами.

Личный вклад соискателя. В настоящей работе систематизирован и обобщен более, чем 20 - летний опыт соискателя по созданию и внедрению рациональных метода и устройств контроля напряженного состояния в инженерной оценке практической прочности твердых сплошных сред, экспресс - методов и устройств контроля физико-механических свойств, учитывающих условия эксплуатации материалов и изделий, а также определяющих условия переработки полимерных материалов в изделия на НПП «Пласполимер» и Новополоцком ПО «Полимир» и других предприятиях и учреждениях.

Основные результаты работ автором получены самостоятельно. При выполнении работы соискателем проведены теоретические исследования и экспериментальные работы по созданию предложенных методов и средств инженерной оценки практической прочности материалов и изделий. Разработаны и внедрены в производство техпроцессы и устройства для осуществления исследовательских испытаний материалов при определении физико-механических свойств ДМ. При создании методов и устройств контроля прочностных характеристик автором выполнены исследования взаимодействия механических нагрузок пьезоэлектриков с возникающей при этом напряженностью электрического поля Е, изучено влияние высоких и низких температур на работоспособность пьезопреобразователей напряжения.

В результате исследований выявлены факторы, влияющие на чувствительность, диапазон измерения, избирательность, электроупругость - важнейших характеристик измерительных устройств, влияющих на точность измерения.

Разработаны принципы конструирования устройств контроля механических напряжений Т в оценке прочности ДМ. Проведена классификация разработанных устройств исследования и контроля физико-механических свойств. Создана программа метрологической аттестации и проведена метрологическая аттестация пьезопреобразователей напряжения для оценки прочности ДМ. За разработку устройств исследования и контроля механических напряжений Т соискателем получены серебряная и бронзовая медали ВДНХ СССР.

Апробация результатов диссертации. Основные положения и результаты работы были доложены и обсуждены на следующих научно -технических конференциях, симпозиумах и конференциях: «Неразрушающие физические методы и средства контроля». (Минск, 1981).; «Положение бетонных смесей и технологические задачи». (Юрмала, 1982); XII конференция молодых ученых и специалистов Прибалтики и Белорусской ССР по проблемам строительных материалов и конструкций. Рига, 1984; XI научно - технической конференции по итогам научно - исследовательских работ. (Новополоцк, 1984); «Экспериментальные исследования инженерных сооружений». (Новополоцк, 1986); «Исследование напряженного состояния железобетонных конструкций в строительстве» (Львов, 1987); «Современные материалы, оборудование и технологии упрочнения», (Новополоцк, 1993); «Ученые и специалисты народному хозяйству», Могилев, 1995), «Научное и аналитическое приборостроение», (Минск, 1995); «Современные проблемы радиотехники, электроники и связи», (Минск, 1995); «Современные материалы, оборудование и технологии упрочнения и восстановления деталей машин», (Новополоцк, 1995); «Экспериментальные исследования и испытания сооружений», (Москва, 1998); «Нелинейные явления в сложных системах», (Минск, 1995);

Компьютерные методы и обратные задачи в неразрушающем контроле и диагностике» (Минск, 1998); «Методы технического диагностирования и прогнозирования остаточного ресурса конструкций и оборудования, работающего под давлением», (Новополоцк, 1999); «Ультразвуковая техника и технология», (Минск, 1999); «Belarus Congress on theoretical and applied mechanics», (Minsk, 1999); «Актуальные проблемы прочности», (Витебск, 2000); «Геодезия, картография и кадастры», (Новополоцк, 2000); «Современные проблемы микроэлектроники», (Новополоцк, 2000); «Полимермаш - 91», (Киев, 1991); «Использование современных физических методов», (Хабаровск, 1987); «Ресурсосберегающие и экономически чистые технологии», (Гродно, 1996); «Актуальные проблемы прочности», (Калуга, 2004).

Опубликованность результатов. По результатам выполненных исследований опубликованы 75 работ, в том числе 1 монография, 35 статей в научно - технических журналах (из них 30 без соавторства), 4 научных работы в рецензируемых сборниках материалов международных конференций, 29 тезисов докладов на научно - технических конференциях. Получено 6 патентов и авторских свидетельств на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, списка условных обозначений и сокращений, общей характеристики работы, шести глав, выводов, списка использованных источников и 2-х приложений. Работа содержит 284 страницы, из них рисунки на 54 страницах, таблицы на 12 страницах, 23 страницы списка литературных источников. Приложения 27 страниц, содержащие программу метрологической аттестации, расчеты подтвержденной технико-экономической эффективности внедрения работ по диссертации, акты внедрения, свидетельства метрологической аттестации.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Зубцов, Владимир Иванович

Основные результаты, полученные в работе сводятся к слендующему:

1. На основе анализа предложенной математической модели, отражающей взаимосвязь механической нагрузки пьезоэлектриков и возникающей при этом Е, получены выражения частотных постоянных для ППН с закрепленными и свободными чувствительными элементами (ЧЭ), а также параметров эквивалентной схемы ППН для оценки прочности материалов и изделий. Использование незакрепленного чувствительного элемента в пъезопреобразователях приводит к увеличению частоты колебаний в два раза. Согласно теоремы Котельникова именно увеличение в два раза частоты колебаний (резонансных в данном случае) позволяет передавать информацию без искажений (без изменений) и с максимальной скоростью, что и приводит к увеличению чувствительности. ППН кроме ЧЭ содержит ряд необходимых элементов, которые вызывают резонансы ниже самых низких резонансов отдельного пьезоэлемента, закрепление ЧЭ ведет к уменьшению частоты колебаний более чем в 2 раза./J, ППН-1 с незакрепленным пьезоэлементом 800 Гц, а с закрепленным — 200 Гц, ППН-2 с незакрепленным пьезоэлементом 700 Гц, а с закрепленным - 200 Гц. Показано, что ППН имеют меньшую Sr на/а; чем наfr на 25.30%, но обладают большим диапазоном линейного преобразования на 55.60%. Увеличение/ППН (в диапазоне от fa до fr) ведет к увеличению его ивых, и Sr. Например, преобразователь одного типа при возбуждении напряжением 10В на частоте 200Гц имеет при Т= 0 - ивых = 3,595В и Sr = 9,2мВ/МПа; преобразователь другого типа при возбуждении напряжением 10В на частоте 200 Гц имеет при 74) - Uebix = 0,998В и SR = 4,2мВ/МПа, а при возбуждении на частоте 700 Гц при Т= 0 - Umax = 1,169В и Sr = 12мВ/Мпа [1,2,13,25,47,48].

2. Анализ зависимости выходного сигнала ППН сжатия - растяжения, изгиба и их совместного действия показывают одинаковую чувствительность при сжатии — растяжении. Выходной сигнал при совместном действии сжимающих (растягивающих) и изгибающих Т подчиняется принципу суперпозиции. При увеличении Ue03 увеличивается диапазон линейного участка выходной характеристики на 10. 12%, а также Sr в зависимости от схемы включения ЧЭ. Так увеличение Ueo3 на 1В ведет к увеличению Sr на 0,85 - 1,0мВ/МПа при резонансной схеме включения и на 1,8.2мВ/МПа при трансформаторной схеме включения. SR и диапазон линейности преобразования зависят также и от типа пьезокристалла, используемого в ЧЭ, а также уменьшается по мере увеличения угла расположения ППН к оси действия измеряемой компоненты Т: увеличение угла в два раза ведет к уменьшению Sr в 1,8.2 раза. К действию боковых напряжений, а также к сдвиговым нагрузкам ППН нечувствительны.

3. На основе анализа модели НДС твердого тела обоснована методология инженерной оценки практической прочности. Разработан метод контроля напряженного состояния для инженерной оценки прочности твердых деформируемых сред с использованием ППН-1, 2, 3, 4. ППН обладают избирательностью к полезному сигналу за счет того, что направление Ue03 выбирается одинаковым с направлением действия на ППН измеряемой компоненты Г, возможностью регулирования жесткости за управления его электроупругостью, а также работоспособностью в широком диапазоне температур -196.200°С.

4. Показано, что SR ППН с податливыми корпусами выше, а диапазон измерения Г меньше, чем у ППН с жесткими корпусами. ППН с жесткими корпусами имеют меньшее значение погрешности, чем с податливыми корпусами. Так ППН -1 с жестким корпусом имеет максимальное отклонение Т 0,3 и 0,8%, а с податливыми корпусами - 0,68% и 1,49%, соответственно при одноосном и гидростатическом нагружениях. Sr с жестким корпусом 22мВ/МПа, диапазон измерения механических напряжений от 0 до бМПа, с податливыми - 179мВ/МПа, диапазон измерения от 0 до 0,4МПа. Разработан ППН, снабженный системой управления его собственной жесткости для уменьшения погрешности измерений. Установлено, что ППН-2 лучше применять для измерения механических напряжений в жестких ТСС, а ППН-1 и ППН-3 лучше подходят для измерения напряжений в средах с невысокой жесткостью.

5. Проведены исследования ППН при измерении Т внутри поли-этиленов, смол, стеклопластиков и др. Для интерпретации Т, измеренных пьезопреобразователями при одноосной нагрузке в ТСС использовались градуировочные данные, получаемые при нагружении преобразователей гидростатическим нагружением, а также одноосным между стальными прокладками. Произведена оценка погрешностей измерений в различных ТСС, согласно разработанной методике учета погрешностей. Например, О (В), Дс (В), b (В), 6 (%) при нагружениях в полиэтиленах № 27 и 28 равны, соответственно, 0.0030 и 0.0031, 0.0042 и 0.0043, 0.0015 и 0.0019, 0.0047 и 0.0048; для ППН-3 при нагружении в эпоксидной смоле равны, соответственно, 0.008, 0.0066, 0.0046, 0.0092 . Разработаны системы исследований и контроля напряженного состояния в нелинейно-упругой среде с автоматической корректировкой и систем.

6. Разработано метрологическое обеспечение, которое заключается

• в градуировке методом 66 точек, представляющей следующую совокупность действий:

- определение количества (в данном случае 6) экспериментальных точек, исходя из характера экспериментальной кривой, диапазона и точности измерения;

- нагрузка и разгрузка преобразователей (прямого и обратного хода характеристик);

- 6 циклов ступенчатого нагружения, где прямой и обратный ход характеристики дает 11 точек, при умножении которых на 6 (6 циклов) получают 66 точек; в разработке методики метрологических исследований, представляющей следующую совокупность действий:

- использование градуировки "методом 66 точек";

- построение аппроксимирующей прямой по двум параметрам, являющимся функциями входной величины, (тангенс угла наклона к оси абсцисс и постоянная величина, представляющая собой точку пересечения этой прямой с осью ординат), вычисленным по экспериментальным значениям входных и выходных величин, минимизируя выражение для дисперсии на основании положения теории погрешностей (сумма погрешностей отдельных измерений данной серии стремится к нулю). Затем относительно этой прямой линии (идеальный случай градуировочной характеристики) определяются параметры погрешности реальной градуировочной кривой; в использовании градуировочной характеристики, полученной гидростатическим или одноосным нагружением, для интерпретации механических напряжений внутри контролируемых материалов и изделий из них;

• в учете искажений измеряемых механических напряжений пьзопре-образователями, помещенными внутри среды, как инородными включениями, выработке рекомендаций по применению того или иного типа пьзопреобразователя в зависимости от жесткости контролируемой среды, используя оценку погрешностей. Погрешность измерения механических напряжений внутри контролируемых материалов с использованием ППН состоит из погрешности градуировки и самих измерений, интерпретированных данной градуировкой.

Использование градуированной характеристики, полученной гидростатическим нагружением для интерпретации механических напряжений, предпочтительнее, чем характеристики одноосного нагружения, так как условия работы ППН, находящегося внутри среды, более близки к условиям его работы при гидростатическом нагружении, чем при одноосном, и, следовательно, измерения в первом случае будут более достоверны, чем во втором.

7. Разработана методика измерения механических напряжений при оценке прочности твердых деформируемых сред. Проведены теоретические и натурные исследования внутренних напряжений в образцах из полимеров при помощи разработанных приборов. Получено хорошее совпадение данных о величине Т, как теоретически так и экспериментально. Так согласно теоретическим расчетам внутренние напряжения в одном из образцов полимерных материалов равны 2,ЗМПа. Согласно измерениям с помощью ППН 2,6МПа. Разница в 0,ЗМПа приходится на величину искажения Т в образце, вызванного ППН. Проведена аттестация ППН на основе созданной программы и методики метрологической аттестации. Согласно полученных свидетельств об аттестации относительные погрешности и вариации показаний для ППН-1, 2, 3 составили соответственно 3,5% и 1,9%; 2,1% и 1,1%; 0,5% и 0,2% .

Разработаны экспресс - методы и системы исследований и контроля физико-механических свойств материалов (вязкости, модуля упругости, гигроскопичности), учитывающих условия эксплуатации, а также условия переработки полимерных материалов в изделия, методики их применения. На основе анализа теории асинхронных электродвигателей и собственных исследований получена закономерность (формула), позволяющая использовать с учетом паспортных данных серийно выпускаемые отечественной промышленностью электродвигатели в качестве первичного преобразователя вязкости. Формула отражает зависимость вязкости исследуемых материалов от тока, потребляемого электроприводом смесителя, в котором смешиваются расплавы (растворы) этих материалов, т.е. rjb = f(KI), где К коэффициент, учитывающий паспортные данные электродвигателя. Метод контроля и исследования модуля упругости основан на зависимости его от fr колебаний упругой волны, возбуждаемой в материале, а гигроскопичности - на использовании эффекта Доплера. Методы и системы исследования и контроля физико-механических свойств материалов, рекомендации и техпроцессы внедрены на НПП «Пластполимер», ПО «Поли-мир», а также в учебном процессе Полоцкого госуниверситета. Подтвержденный годовой экономический эффект от внедрения результатов диссертационной работы, приведенный к установленному курсу Нацбанка РБ, составляет 1,26 млрд. рублей или 109,5 тыс. у.е.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Зубцов, Владимир Иванович, 2005 год

1. Аронов B.C. Электромеханические преобразователи из пьезоэлектрической керамики. - Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 270 с.

2. Агранович З.С., Деревянко Н.И. Электроупругие поля прямого пье-зоэффекта при деформировании пьезокерамических тел // Прикладная механика.- 1974.- Т. 10, №9.- С.3-8.

3. Алексеев Б.Н., Дианов Д.Б., Карузо С.П. Стержневой пьезопреобра-зователь клиновидной формы с поперечной поляризацией пьезокерамики // Акустический журнал.- 1977,- Т.23, №1.- С. 1-8.

4. Андрущенко В.А., Вовкодав И.Ф., Карлаш В.Л. Исследование коэффициента электромеханической связи в круглых пьезокерамических пластинах // Прикладная механика.- 1975.- T.l 1, №4.- С.42-48.

5. Баженов В.М., Улитко А.Ф. Исследование динамического поведения пьезокерамического слоя при мгновенном электрическом нагружении // Прикладная механика,- 1975. T.l 1, №1.- С.22-27.

6. Баженов В.М., Улитко А.Ф. Определение высвобождаемой электрической энергии при мгновенном разряде пьезокерамического слоя // Прикладная механика.- 1975.- T.l 1, №12.- С.67-74.

7. Борисейко В.А., Гринченко В.Т., Улитко А.Ф. Соотношение электроупругости для пьезокерамических оболочек вращения // Прикладная механика.- 1976.- Т. 12, №2.- С.26-33.

8. Борисейко В.А., Улитко А.Ф. Осесимметричные колебания тонкой пьезокерамической сферической оболочки // Прикладная механика.- 1974.- Т. 10, № 4.- С.3-10.

9. Боровков О.В., Кучеров И.Я. Пьезоэлектрическое взаимодействие упругих колебаний с носителями заряда в системе пьезоэлектрическая пластинка-полупроводник // Украинский физический журнал.- 1971.- Т. 16, № 10.- С. 1618-1623.

10. Боровков О.В., Кучеров И.Я. Электрическое поле, сопровождающее упругие волны в пьезокерамичеекой пластине // Украинский физический журнал. 1975.- Т.20, №4.- С.591-595.

11. Бугуславская С.Н., Романенко Е.В., Холод Л.И. Использование пьезоэлектрического эффекта в акустических измерениях // Акустический. журнал. 1971.- Т. 17, №2.- С. 10-16.

12. Наблюдение поперечных поверхностных волн на цилиндрической поверхности кристалла // Васькова В.И., Викторов И.А., Каекина Т.М. //Акустический журнал. 1977.- Т.23, №6.- С. 11-16.

13. Вековищева И.А. Плоская задача теории упругости тела с учетом электрического эффекта // Журнал прикладной механики и техники. -1970.- Т.2, №2. С.6-13.

14. Вековищева И.А. Пространственная задача теории упругости анизотропного тела с учетом электрического эффекта // Изв. АН АрмССР Механика. 1970.- Т.23, №4.- С.38-43.

15. Вековищева И.А. Вариационные принципы в теории электроупругости // Прикладная механика. 1971.- Т.7, №9.- С.29-33.

16. Вековищева И.А. Теория изгиба тонких пьезокерамических пластин // Изв. АН АрмССР Механика. 1972.- Т.25, №4.- С.30-39.

17. Вековищева И.А. Полиноминальные решения плоской задачи теории упругости // Прикладная механика. 1973.- Т.9, №1.- С.10-14.

18. Вековищева И.А. Распределение деформаций и электрического поля в электроупругом полупространстве при прямом пьезоэффекте // Прикладная механика. 1973.- Т.9, №12.- С.48-52.

19. Вековищева И.А. Изгиб прямоугольной пьезоэлектрической пластинки, защемленной по контуру // Изв. АН АрмССР Механика. -1973.- Т.26, №3.- С.58-63.

20. Вековищева И.А. Теория изгиба тонких пьезоэлектрических пластин. Вывод естественных краевых условий // Изв. АН АрмССР Механика. 1974.- №6.- С.38-43.

21. Вековищева И.А. Изгиб тонких пьезоэлектрических пластин поддействием электрических зарядов // Прикладная механика. -1974.- Т. 10, №3.- С.56-60.

22. Вековищева И.А. Изгиб тонкой прямоугольной пьезоэлектрической пластинки, опертой по всему контуру // Изв. АН АрмССР Механика. 1974.- №6.- С.57-67.

23. Вековищева И.А. Две краевые задачи об изгибе тонкой пьезокера-мической пластинки // Изв. АН АрмССР Механика. 1975.- №3.-С.35-46.

24. Вековищева И.А. Плоская задача об электроупругости для пьезоэлектрической пластинки // Прикладная механика. 1975.- Т. 11, №2.-С.85-89.

25. Вековищева И.А. Изгиб прямоугольной пьезоэлектрической пластинки с двумя защемленными сторонами // Изв. АН АрмССР Механика. 1975.- №2.- С.68-71.

26. Викторов И.А. Поверхностные волны на цилиндрических поверхностях кристаллов // Акустический журнал. 1974,- Т.20, №6,- С. 49-52.

27. Викторов И.А., Талашев А.А. Распространение реллеевских волн на границе пьезоэлектрика и полупроводника // Акустический журнал. -1972.- Т. 18, №2.- С. 19-23.

28. Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах. М.:: Наука, 1981.-238 с.

29. Викторов И.А. Физические основы применения ультразвуковых волн Релея и Лэмба в технике. М.: Наука, 1966. 219 с.

30. Гилинский И.А., Попов В.В. Возбуждение акустоэлектрических волн в пьезоэлектриках внешними источниками // Журнал технической физики. , 1976.- Т.46, №6.- С.23-24.

31. Исследование планарных колебаний прямоугольных пьезокерами-ческих пластин // Гринченко В.Т., Карлаш В.Л., Мелешко В.В., Улитко А.Ф. // Прикладная механика. 1976.- Т. 12, №5.- С.71-78.

32. Зубцов В.И. Датчик для измерения механических напряжений в грунтах // Экспериментальные исследования инженерных сооружений: Тезисы доклада. Всесоюзной научной конференции. Ново-полоцк.- 1986.-С. 188

33. Желудев И.С. Физика кристаллических диэлектриков М.: Наука,1968.- 198 с.

34. Зубцов В.И. Разработка пьезоэлектрических преобразователей для измерения статических механических напряжений в твердых сплошных средах: Дис. . канд. техн. наук. Минск: 1988 - 164 с.

35. Зубцов В.И., Фомица JT.H., Использование пьезопреобразователей для измерения постоянных механических напряжений в твердых сплошных средах // Приборы и системы управления. 1985.- № 12. С.41-43.

36. Зацаринный В.Н. Прочность пьезокерамики // Ростов-на-Дону, изд. Рос. Гос. ун-т. 1979.- 208 с.

37. Ивина Н.Ф., Касаткин Б.А. Нормальные волны в анизотропном пье-зоактивном волноводе // Дефектоскопия. -1975.- № 4.- С.27-33.

38. Исследование радиальных колебаний тонких пьезокерамических дисков при неравномерном пьезоэлектрическом нагружении / Кар-лаш В.Л., Клюшниченко В.П., Крамаров Ю.А., Улитко А.Ф. // Прикладная механика.-, 1977.- Т.13, №8.- С.56-62.

39. Касачевская Е.А., Касачевский Л.Я. Возбуждение упруго-электромаг-нитных волн в пьезоэлектриках. // Украинский физический журнал. 1973.- Т. 18, №3.- С. 11-15.

40. Космодамианский А.С., Кравченко А.П., Ложкин В.Н. Действие точечного электрического заряда на границе пьезоэлектрической полуплоскости, ослабленной эллиптическим отверстием // Изв. АН АрмССР. Механика. 1977.- Т.ЗО, №1.- С. 13-20.

41. Космодамианский А.С., Ложкин В.Н. Обобщенное плоское напряженное состояние тонких пьезоэлектрических пластин // Прикладная механика. 1975.- T.l 1, №5.- С.45-53.

42. Космодамианекий А.С., Ложкин В.Н. Квазистатическая задача термоупругости для анизотропного слоя с учетом пьезо- и пироэлектрических эффектов // Изв. АН АрмССР. Механика. 1977.- Т.ЗО, №1.- С. 18-20.

43. Космодамианекий А.С., Ложкин В.Н. Обобщенное плоское напряженное состояние тонких пьезоэлектрических пластин // Прикладная механика. 1975.- Т. 13, №10.- С.75-79.

44. Электронное затухание и усиление волн Лэмба в пьезополупровод-никах / Коцаренко Н.Я., Кучеров И.Я., Островский И.В., Протопопова Л.Ф. // Украинский физический журнал. 1971.- Т. 16, №10.-С.38-43.

45. Кудрявцев Б.А., Партон В.З., Ракитин В.И. Механика разрушения пьезоэлектрических материалов // Прикладная математика и механика. 1975.-Т.39, № 1- С.49-53.

46. Кудрявцев Б.А., Партон В.З., Ракитин В.И. Механика разрушения пьезоэлектрических материалов // Прикладная математика и механика. 1975.- Т.39, №2.- С.58-62.

47. Кудрявцев Б.А., Ракитин В.И. Периодическая система трещин на границе пьезоэлектрика и твердого проводника // Изв. АН СССР. Механика твердого тела. 1976.- №2.-С.84-89.

48. Кудрявцев Б.А. Механика пьезоэлектрических материалов.: Обзор технической информации. М.: ВИНИТИ, 1978.-65 с.

49. Кулиев Ю.Н. Термодинамические основы пьезотермоупругости (физические уравнения состояния) // Изв. АН АзССР Сер. физико-технические и математические науки. 1976.- №5.- С. 39-45.

50. Кулиев Ю.Н., Кулиев М.Я. О распределение волн Лява в пьезоэлектрических средах // Изв. АН АзССР Сер. физико-технические и математические науки. 1976.- №6.- С. 19-22.

51. Кулиев Ю.Н., Рахматулин Х.А' Продольный удар по пьезокерамическому стержню // Изв. АН СССР. Механика твердого тела. -1972.-№2.- С.117-122.

52. Кучеров И.Я., Островский И.В. Возбуждение поперечных волн в пластинах CdS и влияние проводимости на их затухания // Украинский физический журнал. 1971.- Т.16, № 2,- С.49-53.

53. Кучеров И.Я., Федорченко A.M. Влияние пьезоэффекта на квазиупругие волны в органических кристаллах // Украинский физический журнал. -1971.- Т. 16, № 9.- С.67-69.

54. Клюев В.В. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. М.: Машиностроение, 1975. -369 с.

55. Лазуткин В.Н. Колебания полого пьезокерамического шара // Акустический журнал. 1971.- Т. 17, №4.- С.88-92.

56. Лазуткин В.Н., Цыганов Ю.В. Аксиально-симметричные колебания и электрический импеданс пьезокерамических колец с радиальной поляризацией // Акустический журнал. 1971.- Т. 17, №3.- С.94-99.

57. Ложкин В.Н., Олейник Л.Н. Напряженное состояние пьезоэлектрической пластины с эллиптическим отверстием // Механика твердого тела: Республиканский межведомственный сборник. -М., 1976.-Вып. 8.- С.127-130.

58. Лямшев Л.М., Шевяхов Н.С. Рассеяние плоской аксиально-сдвиговой волны круговым пьезополупроводниковым цилиндром // Акустический журнал. 1977.- Т.23, №1.- С.95-105.

59. Мадорский В.В., Устинов Ю.А. Симметричные колебания пьезоэлектрических пластин // Изв. АН АрмССР Механика. 1976.- Т.29, №5.- С.51-58.

60. Мадорский В.В., Устинов Ю.А. Построение системы однородных и анализ корней дисперсионного уравнения антисимметричных колебаний пьезоэлектрической плиты // Журнал прикладная механика и техническая физика. 1976.- №6.- С.38-45.

61. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. -М.: Энергия, 1978. 245 с.

62. Мэзон У. Методы и приборы ультразвуковых исследований.-М.: Мир, 1960. Т. 1.- 592 с.

63. Мусхелешвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. Изд. 5-е. М.: Наука, 1966. 118 с.

64. Окадзаки К. Пособие по электротехническим материалам. М.:: Машиностроение, 1979. 432 с.

65. Осадчий Е.П. Проектирование датчиков для измерения механических величин. М.: Машиностроение, 1979. 579 с.

66. Партон В.З., Кудрявцев Б.А. Динамическая антиплоская задача для пьезоэлектрической среды // Труды Московского институтата химического машиностроения. 1974.- Вып. 56.- С.3-13.

67. Поверхностные акустические волны /Под ред. Олинера М.: Мир,1981.-289 с.

68. Фомица JI.H., Зубцов В.И. Пьезоэлектрические датчики для измерения механических напряжений // Экспериментальные исследования инженерных сооружений: Тезисы доклада Всесоюзной научной конференции.,- Новополоцк, 1986. 187 с.

69. Фомица Л.Н., Зубцов В.И. Система для измерения механических напряжений в нелинейно-упругой среде // Экспериментальные исследования и испытания строительных металлоконструкций: Тезисы доклада Всесоюзной научной конференции. Львов, 1987. -176 с.

70. Фомица Л.Н., Зубцов В.И. Пьезоэлектрический датчик для измерения напряжений в бетоне // Реология бетонных смесей и технологические задачи: Тезисы доклада Всесоюзного научного симпозиума. -Рига, 1982.-98 с.

71. Ракитин В.И. Дисковидная трещина на границе пьезоэлектрика и твердого тела // Труды Московского института химического машиностроения. М., 1974.- Вып. 56.- с. 14-22.

72. Сыромолотное И.Е. Анализ тензочувствительных акустоэлектрон-ных устройств // Пьезотехника и акустоэлектроника. Омск: Омский политехнический институт, 1983.- С.144-149.

73. Трофимов А.И. Пьезоэлектрические преобразователи статическихнагрузок. -М.: Машиностроение, 1979. 128 с.

74. Улитко А.Ф. К теории колебаний пьезокерамических тел. Тепловые ^ напряжения в элементах конструкции // Республиканский межведомственный сборник. 1975.- Вып. 15.- С.90-99.

75. Фесенко Е.Г., Данцингер А.С. Новые пьезокерамические материалы. Ростов-на-Дону: Ростовский государственный университет, 1983.-159 с.

76. Фомица Л.Н. Полупроводниковые преобразователи для измерения напряжений -Минск: Высшая школа, 1982.-122 с.

77. Черепанов Г.П. Инвариантные Г-Интегралы и некоторые их приложения в механике // Прикладная математика и механика. -1977.- Т.41, № 3.- С.99-112.

78. Черных Г.Г., Банков В.Н., Поздняков П.Г. К расчету собственных частот крутильных колебаний кварцевых пьезоэлементов // Кристаллография. 1971.- Т. 16, № 4.- С.92-95.

79. Щ 81. Пасынков Р.Е., Серова А.И. Пьезоэлектрические материалы и ихприменение в электроакустике // Новые пьезоактивные материалыи их применение в ультрозвуковой технике: Тез. докл. Всесоюзной научной конференции. Л., 1979. - С.58 .

80. Проектирование датчиков для измерения механических величин./ Е.П.Осадчий. М.: Машиностроение, 1979. - 479 с.

81. Малов В.В. Пьезорезонансные датчики. М.: Энергия, 1978. - 245 с.

82. Мэзон У. Методы и приборы ультразвуковых исследований. М.: Мир, 1960.-Т.1.-592 с.

83. Саммал О.Ю. Напряжение в бетоне, прогнозирование технических ресурсов в бетонных и железобетонных конструкциях и сооружениях. Таллин: Валгус, 1980. - 203 с.

84. Трофимов А.И. Разработка и исследование пьезоэлектрических устройств для измерения статических давлений (усилий): Дис. . канд. техн. наук. Томск: ТПИ, 1972. - 25 с.

85. Трофимов А.И., Кербель Б.М. Пьезоэлектрические преобразователи с точечным приложением усилий // Изв. вузов СССР. Сер. Приборостроение. 1976.- №9. - С. 17 - 19.

86. Трофимов А.И., Кербель Б.М. Применение пьезоэлектрических преобразователей для измерения механических напряжений в нагруженных средах // Изв. вузов СССР. Сер. Приборостроение.1978.- №4. С.41- 42.

87. Сидорчук В.Ф. Исследование и совершенствование прямого метода измерений давлений в грунтах: Дис. . канд. техн. наук.- Москва, 1977.-23 с.

88. Полякова А.П. Деформация полупроводников и полупроводниковых приборов. М.: Энергия, 1979.- 262 с.

89. Пьезоэлектрическая керамика / Яффе Б., Кук У., Яффе Г. М.: Мир, 1974.-288 с.

90. Окадзаки К. Пособие по электрическим материалам.- М.: Энергия,1979.-432 с.

91. Нуберт Т.Г. Измерительные преобразователи неэлектрических величин. М.: Энергия, 1970. - 360 с.

92. Трофимов А.И. Пьезоэлектрические преобразователи статических нагрузок. -М.: Машиностроение, 1979. 128 с.

93. Иванов Г.А. Применение пьезокварцевого микровзвешивания для исследования физико-химических свойств: Дис. . канд. техн. наук. -М.,1977.- 14 с.

94. Гик Л.Д. Измерение вибраций. Новосибирск: Наука, 1978. - 291 с.

95. Жоховский М.К. Теория и расчет приборов с неуплотненным поршнем. М.: Изд. Стандартов, 1976. - 331 с.

96. Плискин Ю.С., Сучков Ю.С. Вибрационно-частотные преобразователи. М.: Энергия, 1978. - 274 с.

97. Агейкин Д.И., Костина Е.М. Датчики контроля и регулирования. М.: Машиностроение, 1965. 580 с.

98. Добровольский В.А., Заблонский К.И. Детали машин. М.: Машиностроение, 1972. - 503 с.

99. А. с. 513276 СССР. Пьезоэлектрическое устройство для измерения усилий / А.И. Трофимов, Б.М. Кербель // Б.И. 1976. -№ 17.

100. А. с. 501305 СССР. Устройство для измерения усилий / А.И.Трофимов, Б.М. Кербель // Б.И. 1976. - № 4.

101. А. с. 581393 СССР. Устройство для измерения усилий / А.И.Трофимов ,В.В. Попов // Б.И. 1976. - № 43.

102. Ю4.Якубов Р.А. Исследование и разработка пьезоэлектрических преобразователей для измерения статических и динамических нагрузок: Дис. канд. техн. наук. Баку, 1977. - 22 с.

103. Агранович З.С., Деревятко Н.И. Электроупругие поля прямого пьезоэффекта при деформировании пьезоэлектрических тел // Прикладная механика. 1975.- № 9. - С.57-60.

104. Юб.Баженов В.М., Улитко А.Ф. Исследование динамического поведения пьезокерамического слоя при мгновенном электрическом нагружении // Прикладная механика. 1975.- № 22. - С. 17 - 20.

105. А. с. 315963 СССР. Устройство для измерения механических давлений / И.Г. Минаев , А.И. Трофимов .// Б.И. 1977.- № 29.

106. Минаев И.Г., Трофимов А.И. Применение пьезоэлектрических преобразователей для измерения статических давлений // Изв. Вузов СССР, Сер. Приборостроение. 1978. - № 6. - С.34-35.

107. Ю9.Малов В.В., Плужников В.М. Новые пьезо- и сегнетоматериалы и их применение.- М.: Энергия, 1969. 155 с.

108. Ю.Трофимов А.И. , Минаев И.Г. Повышение стабильности пьезоэлектрических устройств для измерения статических давлений (усилий). Изв. Вузов СССР. Сер. Приборостроение. 1978.- № 9. -С.23 - 25.

109. Ш.Минаев И.Г., Трофимов А.И. Пьезоэлектрические датчики статических давлений (усилий). Томск: Изд. ЦНТИ, 1971. - 157 с.

110. Гуль В.Е., Кулезнев В.Н. Структура и механические свойства полимеров. -М.: Высшая школа, 1976. 315 с.

111. ПЗ.Торнер Р.В. Теоретические основы переработки полимеров. М.: Химия, 1977. - 462 с.

112. Долицкий И.Н. Разработка и исследование модуляционных измерительных преобразователей переменных давлений: Дис. . канд. техн. наук. Ленинград, 1974. - 21 с.

113. Смагин А.И., Мильштейн Б.Г. Исследование основной метрологической характеристики кварцевых частотных термометров // Измерительная техника. 1975.- № 7.- С.60 - 61.

114. А. с. 302629 СССР. Способ измерения статической силы / Л.В Григорьев.//Б.И. 1977.-№ 15.

115. А. с. 514212 СССР. Устройство для измерения усилий / В.В.Малов, В.Н. Симонов // Б.И. 1976. - № 8.

116. А. с. 351300 СССР. Пьезоэлемент дифференциального частотного пьезодатчика механических величин / В.В.Малов, М.С.Хлыстунов //Б.И. 1974.-№27.

117. А. с. 336640 СССР. Пьезодатчик усилий / В.В.Малов, А.Н. Алексеев // Б.И. 1974. - № 14.

118. А. с. 464812 СССР. Способ контроля физических характеристик пленочных материалов / В.В. Малов, Ю.П. Якунин // Б.И.- 1975.-№ 11.

119. Вековищева И.А. Изгиб тонких пьезоэлектрических пластин под действием электрических зарядов // Прикладная механика. 1974.- № 3.-С.81 -84.

120. Смирнов Е.В. Упругие чувствительные элементы из кварцевого стекла // Приборы и системы управления. 1975. - № 10. - С.48 -49.

121. Усачев В.В. Пьезоэлектрический преобразователь с колебаниями изгиба // Электронная техника. Радиокомпоненты. 1988.- № 4. -С.71 - 82.

122. А. с. 296037 СССР. Дифференциональный пьезоакселерометр с частотным выходом / В.В. Малов, В.М. Плужников, М.С. Хлыстунов//Б.И.- 1977,- № 8. С.135.

123. А. с. 340969 СССР. Дифференциальный пьезоакселерометр / В.В, Малов В.М. Плужников // Б.И. -1978. № 18.

124. Богуславская С.Н., Романенко Е.В., Холод Л.И. Использование пьезоэлектрического эффекта в акустических измерениях // Акустический журнал. 1977.- № 2.- С.97 - 99.

125. Усачев В.В. К исследованию напряженного состояния пьезоэлектрических преобразователей с колебаниями изгиба. Электронная техника. Радиокомпоненты. 1978.- № 3. - С.76 - 79.

126. Блох В.И. Теория упругости. Харьков: Изд. Харьковского государственного университета, 1964. - 98 с.

127. Подильчук Ю.М. Трехмерные задачи упругости. Киев: Навукова думка, 1979.- 202 с.

128. Кажис Р.И. Ультразвуковые информационно-измерительные системы. -Вильнюс: Москлас, 1986. 305 с.

129. Гольденблат И.И., Копнов В.А. Критерии прочности и пластичности конструкционных материалов. М.: Машиностроение, 1968. -190 с.

130. Баранов Д.С. Тензометрические приборы для исследования строительных конструкций под редакцией,- М.: Стройиздат., 1974. -165 с.

131. Петрашень И.Р. Совершенствование методики измерения напряжений в фунте: Дис. . канд. техн. наук. М.: 1975. - 20 с.

132. Хейфиц В.З. Измерение напряжений в грунтах. М.: Информэнер-го, 1978.-С. 32.

133. Хейфиц В.З., Петрашень И.Р. Датчики напряжений грунта // Труды 7 Международного конгресса по прикладной механике. Механика грунтов и фундаментостроения. М.: Стройиздат.- 1977.- 239 с.

134. Ярославский М.И., Смагин А.Г. Конструирование, изготовление и применение кварцевых резонаторов. М.: Энергия, 1971. - 168 с.

135. Трофимов А.И. Измерительные преобразователи механических величин. Томск: Изд. Томского политехнического института., 1979. - 126 с.

136. МО.Долицкий И.Н Измерение Импульсных давлений пьезоэлектрическими и модуляционными преобразователями // Импульсные давления: Тезисы доклада Всесоюзного научного симпозиума. М., 1973. - С.49 - 51.

137. А. с. 756220 СССР. Устройство для весового дозирования / А.И.Трофимов, О.С. Шлигов // Б.И. 1980. - № 30.

138. А. с. 781620 СССР. Пьезоэлектрический преобразователь / А.И. Трофимов, А.С. Шлигов // Б.И. 1980. - № 40.

139. А. с. 726435 СССР. Устройство для весового дозирования материалов / А.И. Трофимов, О.С. Шлигов // Б.И. 1980. - № 13.

140. А. с. 779829 СССР. Пьезоэлектрический манометр / А.И.Трофимов, О.С. Шлигов // Б.И. 1980. - № 42.

141. Трофимов А.И., Кербель Б.М. Пьезоэлектрический преобразователь низкочастотных вибраций // Вибрационная техника: Тез. Всесоюзного совещания. Тбилиси, 1978. - С.7.

142. А. с. 945687 СССР. Устройство для измерения постоянных и медленно меняющихся механических напряжений / JI.H. Фомица, В.И. Зубцов //Б.И.- 1982.-№3.

143. А. с. 1064165 СССР. Устройство для измерения нормальных механических напряжений / В.Я. Гришунин, J1.H. Фомица, В.И. Зубцов //Б.И.- 1983.-№8. «

144. Фомица JI.H., Зубцов В.И. Пьезоэлектрический датчик для измерения напряжений в бетоне // Реология бетонных смесей и технологические задачи: Тезисы доклада Всесоюзного научного симпозиума. Рига, 1982. - С. 98.

145. Смажевская Е.Г., Фельдман Н.В. Пьезоэлектрическая керамика. -М.:: Советское радио, 1971. 200 с.

146. Лаврененко В.В. Пьезоэлектрические трансформаторы. М.: Энергия, 1975.- 112 с.

147. Глюкман Л.И. Пьезоэлектрические кварцевые резонаторы. М.: Радио и связь, 1981. - 152 с.

148. Ненец Я., Сережен С.В., Стреляев B.C. Прочность пластмасс. М.: Машиностроение, 1978. 336 с.

149. Скудра A.M., Булаве Ф.Я. Прочность армированных пластиков. -М.:: Химия, 1984.-212 с.

150. Плужников В.М., Семенов B.C. Пьезокерамические твердые схемы. М.: Энергия, 1971. - 168 с.

151. Клюев В.В. Приборы для неразрушающего контроля материалов и изделий. М.: Машиностроение, 1976. - 369 с.

152. Фомица Л.Н., Зубцов В.И. Использование пьезоэлектрических преобразователей для измерения постоянных механических напряжений в твердых сплошных средах // Приборы и системы управления. 1985.- № 12. - С. 27 - 28.

153. Фомица Л.Н. Методы определения напряженного состояния бетона в элементах железобетонных конструкций: Дис. . канд. техн. наук. Харьков, 1968. - 25 с.

154. Гузь А.Н., Махогорт Ф.Г. Основы ультразвукового неразрушающего метода измерения напряжений в твердых телах. Киев: На-вукова думка, 1974. - С. 19 - 22.

155. Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. -М.: Наука, 1972.-735 с.

156. Семенов B.C. Датчики тепловых величин в АСУТП. М.: Изд. Московского инженерного физического института, 1982. - С. 100.

157. Шнейдер Ю. А. и др. Датчики давления из электропроводных полимерных материалов. Приборы и системы управления. N.2 1972.- С.40-41.

158. В.И. Зубцов Датчик для измерения механических напряжений в грунтах // Экспериментальные исследования инженерных сооружений: Тезисы доклада на Всесоюзной научной конференции. -Новополоцк, 1986. С. 187.

159. Гуль В.Е., Кулезнев В.Н. Структура и механические свойства полимеров. -М.: Высшая школа, 1976. 315 с.

160. Смагин А.Г., Ярославский М.И. Пьезоэлектричество кварца и кварцевые резонаторы. М.: Энергия, 1970. - 488 с.

161. А. с. №1428952. СССР. Преобразователь механических напряжений. / В.И. Зубцов, А.Г. Платонов // Б.И. 1986. - №37.

162. Зубцов В.И. Методы и средства контроля параметров для описания реологических свойств полимеров // Ресурсосберегающие и экономически чистые технологии: Тезисы доклада на 2 Международной научной конференции. Гродно, 1996. - С.47.

163. А. с. 1486910. Способ контроля кинетики пропитки жидкостью пористого материала / А.П. Кулеш, В.И. Зубцов // Б.И. 1989. - № 22.

164. Зубцов В.И., Юрцевич М.М. Функциональный анализ напряженного состояния сплошных нелинейно-упругих сред // Компьютерные методы и обратные задачи в неразрушающем контроле и диагностике: Тез. докл. Международной конф. Минск, 1995. -С.71.

165. Пат. 2054 CI BY. Устройство для измерения постоянных или медленно изменяющихся механических напряжений / В.И .Зубцов, М.М. Юрцевич // Афщыйны бюлетэнь. 2003. -№5.

166. Калинчев Э.Л., Саковцева М.Б. Свойства и переработка термопластов. Л.: Химия, 1983. -287с.

167. Электротехника / Ю.М. Борисов., Д.Н. Липатов, Ю.Н. Зорин. -М.:: Энергоатомиздат, 1981. -548с.

168. Ахвердов И. Н. Основы физики бетона. М.: Стройиздат, 1985.-464с.188.3убцов В.И. Пьезоэлектрический контроль прочности Новополоцк: Полоцкий государственный университет, 1999.- 147 с.

169. Зубцов В.И. Методы и средства оценки прочностных характеристик // Приборы. Справочный журнал. 1999.- №7.- С.38-43.190.3убцов В.И. Частотно резонансный метод измерения модуля упругости материалов // Инженерная физика. - 1999.- №1.- С. 6465.

170. Зубцов В. И. Контроль напряжённого состояния твердеющих материалов пьезоэлектрическими датчиками при высоких температурах.// Приборы и системы управления. 1999.- №10.- С.33-35.

171. Зубцов В.И. Измерение вязкости расплавов (растворов) полимерных и упругих конструкционных материалов // Приборы и системы управления. 1999. - №7. - С.40-41.

172. Зубцов В. И. Увеличение диапазона линейности измерения пьезопреобразователей контроля механических напряжений // Контроль. Диагностика.- 1999. №12 . - С.37-39.

173. Зубцов В.И. Метод и средство оценки прочности гигроскопичных материалов // Контроль. Диагностика. -2000. №1. - С.31-33.

174. Зубцов В.И. Электрические преобразователи контроля напряженного состояния материалов с использованием пъезоэффекта //

175. Энергетика. Изв. Вузов и энергетических объединений СНГ. -2000. №4. - С.34-42.204.3убцов В.И. Механизм передачи информации пъезодатчиками механических напряжений // Приборы и Системы. Управление, Контроль, Диагностика. 2000.- №9.- С.46-48.

176. Расширение диапазона измерения пъезотрансформаторных преобразователей / В.В. Баранов, В.И. Зубцов // Геодезия, картография и кадастры: Материалы Международной научно-технической конференции. Новополоцк, - 2000. - С.46-48.

177. Передача информации и избирательность пъезодатчиков механических напряжений / В.В. Баранов, В.И. Зубцов // Геодезия, картография и кадастры: Материалы Международной научно-технической конференции. Новополоцк, - 2000.- С.51-53.

178. Ультразвуковой способ контроля модуля упругости конструкционных материалов / В.И.Зубцов // Экспериментальные исследования инженерных сооружений: Материалы Международной научно-технической конференции. М., 1998. - С.28-29.

179. Ультразвуковой метод и средство оценки гигроскопичности материалов / В.И. Зубцов, В.Ф. Янушкевич // Ультрозвуковая техника и технология: Материалы Международной научно-технической конференции.-Минск, 1999. С.81-82.

180. Контроль напряженно-деформированного состояния материалов при высоких и низких температурах / В.И. Зубцов // Механика-99: Материалы 2-го Белорусского конгресса по теоретической и прикладной механике. Минск, 1999. - С.82-83.

181. Акустика при определении влажности в прочности пористых материалов / В.И. Зубцов // Механика-99: Материалы 2-го Белорусского конгресса по теоретической и прикладной механике. -Минск, 1999. С.330.

182. Физические основы пъезорезонансных преобразователей механических напряжений / В.И. Зубцов, А.В. Васюков // Актуальные проблемы прочности: Материалы Международной научно-технической конференции. Витебск, 2000. - С. -413-414.

183. Зубцов В.И. Неэнтропийный принцип передачи информации измерительными датчиками механических напряжений // Контроль. Диагностика, 2000. - № 10. - С. 15-18.

184. Зубцов В.И. Баранов В.В. Пъезотрансформаторные преобразователи контроля статических механических напряжений // Приборы и системы. Управление, Контроль, Диагностика. 2000.- №1.- С.45-48.

185. Зубцов В.И. Васюков А.В. Датчики давления с использованием тензо- и пъезоэффектов // Приборы и системы управления. 1999. - №12.- С.31-33.

186. Зубцов В.И., Баранов В.В. Увеличение точности измерения механических напряжений внутри контролируемых сред специально разработанными для этого датчиками // Приборы и системы. Управление, Контроль, Диагностика. 2004. - №3. - С.33-40.

187. Зубцов В.И. Математическое моделирование процессов колебаний пьезопластины с целью разработки преобразователей // Вестник

188. Полоцкого государственного университета. Сер. Фундаментальные науки. 2004. - №11. - С.111-120.

189. Пат. 1207U BY. Устройство контроля механических напряжений /

190. B.И. Зубцов, В.В. Баранов // Афщыйны бюлетэнь. 2003. - №5.

191. Zubzov V., Baranov V., Emelyanov V. Piezocrystal Transformers for Measuring Static Mechanical Stresses in Situ II- Proceedings of SPIE International Symposium. Cannes( France), 2002. - P.815-820.

192. Зубцов В.И. Математическое моделирование измерительного преобразователя контроля напряженного состояния внутри деформируемых материалов // Инженерная физика. 2004. - №4. С. 21-30.

193. Зубцов В.И. Метод неразрушающей оценки прочности материалов электронной техники с применением пьезоэффекта // Известия высших учебных заведений. Сер. Машиностроение. -2005. №2.1. C.8-13.

194. Зубцов В.И. Неразрушающая оценка прочности деформируемых материалов // Приборы и системы. Управление, Контроль, Диагно-стика.-2005.-№1.-С.28-32.

195. Зубцов В.И. Пьезоэлектрический метод и средство измерения модуля упругости конструкционных материалов // Энергетика. Известия Вузов и энергетических объединений СНГ. 1998. -№4. -С.36-38.

196. Зубцов В.И. Метод оценки прочности материалов электронной техники с применением пьезоэффекта // Актуальные проблемы прочности: Тез. докл. на Международной конф. -Калуга, 2004. -С.47.

197. Сегнетоэлектрические материалы: Тез. докл. на Международной конф. -Минск, 2004. -С.70-71