Разработка теплофизических методов и средств для неразрушающего контроля физико-механических свойств композиционных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.11.13, кандидат технических наук Рогов, Иван Владимирович

• Рогов, Иван Владимирович
• кандидат технических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат технических наук Рогов, Иван Владимирович

СОДЕРЖАНИЕ

основные ооозяачения и «юоревишуры

Введение

1. Обзор тешюфизических методов контроля свойств композиционных материалов и постановка задачи исследования

1.1. Композиционные материалы и неразрушающий контроль их свойств теплофизичеекими методами

1.2. Автоматизированные установки контроля

геплофизических хараю еристик

1.3. Некорректность задачи при определении свойств материалов теплофизичеекими методами

1.4. Постановка задачи исследования

2. Теоретические основы теплофизических методов иоразрушающего контроля свойств композиционных материалов

2.1. Выбор направления исследования по разработке методов

неразру тающего контроля теплофизических характеристик

2.2. Метод определения теплофизических характеристик с использования круглого источника тепла постоянной мощности

2.2.1. Модель процесса нестационарного теплопереноса от плоского

источника тепла постоянной мощности в виде крута

2.2.2. Расчетные выражения и основные операции

при определении теплофизических характеристик

2.3. Метод определения теплофизических характеристик с использованием линейного импульсного источника тепла

2.3.1. Модель процесса нестационарного теплопереноса

от линейного импульсного источником тепла

2.3.2. Расчетные выражения и основные операции

при определении тешюфизических характеристик

2.4. Коррекция термограмм с учетом нестабильности

мощности, выделяющейся на нагревателе

2.5. Выводы по второй главе

3. Анализ погрешностей измерения тегоюфизических характеристик материалов

3.1. Опенка погрешностей измерения ТФХ метолом с круглым нагревателем постоянной мощности

3.1.1. Оценка случайных погрешностей

3.1.2. Анализ систематических погрешностей

3.1.3. Выводы по разделу

3.2. Оценка погрешностей измерения ТФХ методом с линейным

импульсным источником тепла

3.2.1.. Оценка случайных погрешностей

3.2.2. Анализ систематических погрешностей

3.2.2.1. Влияние конечности размеров нагревателя

3.2.2.2. Влияние теплоемкости нагревателя и теплоемкости термоприемииков

3.2.2.3. -Влияние оттоков тепла в материал зонда

3.2.2.4. Влияние термических сопротивлений

3.2.3. Выводы по разделу

4. Состав, принцип функционирования и алгоритмическое обеспечение

измерительно-вычислительной системы

4.1. Состав и принцип функционирования измерительно-

вычислительной системы

Конструкции измерительных зондов

4.3. Алгоритм определения рабочих участков

термограмм к оценки параметров моделей

4 4, Алгоритмы контроля т ходом эксперимента и обработки

экспериментальных данных

4.5. Выводы по четвертой главе

5, Результаты исследования физико-механических

свойств материалов и изделий

5.1. Композиционные полимерные материалы. Композиты стриишльного назначения. Полимерно-керамические материалы

5.2. Сравнительный анализ методов контроля ТФХ композитов

5.3. Получение эмпирических зависимостей между ТФХ и прочностью, плотностью, водопоглощеиием, технологическими

и структурными характеристиками композитов

Заключение

Литература

Приложения

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И АББРЕВИАТУРЫ

л, - теплопроводность, Вт'М'^К"1: а - температуропроводность, м''*-с"1;

Т)^ 0.5 » .-2 тл-1

0 - :. сПЛОВаЯ АКТИВНОСТЬ, оТ-С 'к *А. ;

с - теплоемкость. Дж«кг"1*К"л! р - плотность материала, кг-м0; Т - температура, °С;

д - плотность теплового потока, мощность на единиц}' площади нагревателя, мощность на единицу длины нагревателя, Вт-м"^ Вт-м"1; V - шлячество теша, выделяющееся на единицу длины нагревателя. Дж-м"1; Р. - радиус нагревателя, м; х, V, г - координаты, м;

1 В С%

Ь- <1; - параметры моделей;

Д, о - абсолютная и относительная погрешности;

ш - мощность на нагревателе, Вт;

Кт - термическое сопротивление, Юм^Вт";

у»0,5772 - число Эйлера;

^ - переменные состояния системы;

С - концентрация, % масс;

V/ - водопоглощение, %;

- предел прочности на сжатие, МПа; а? - предел прочности на изгиб, МПа;

Г*

ги - критерии

р/ - множественный коэффициент детерминации; и - корреляционное отношение; К - коэффициент шлифования;

Т<Т>У - теплосЬизичв^к'ме характеристики материалов'

ПК - «^разрушающий контроль;

ЙВС - измерительно-вычислительная система;

МСФ - множество состояний функционирования;

КМ - композиционные материалы;

ПММА - полиметилметакрилат;

ПТФЭ - политеграфторэтилен;

Ф4К20 - кокосонаполненный фторопласт;

Эмукрил-С - линейный сополимер этилакрилата и стирола;

Эмукрил-М - линейный сополимер этилакрилата, диметакрилового эфира

этиленгликоля и метилолметакриламида;

Эмукрил-2М - линейный сополимер этилакрилата, метилметакрилата, диметилакрилового эфира этиленгликоля и метилолметакриламида; АК-215-23, АБВ-16 - полимерные дисперсии представляющие собой сополимеры бутклакрилата, винилацетата и метакриловой кислоты в волной стеле;

- - • 5. ' ' -

СОЖ - смазочно-охлаэвдающая жидкость; ПАВ - поверхностно-активные вещества.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка теплофизических методов и средств для неразрушающего контроля физико-механических свойств композиционных материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Создание современных инженерных сооружений, конструкций и изделий высокого качества и надежности связано с использованием материалов с заданными физико-механическими свойствами. К таким материалам относятся композиционные материалы. Из композиционных материалов изготавливают несущие элементы, ответственные узлы в машиностроении, авиастроении, судостроении, строительстве и других отраслях техники. Применение этих материалов в различных ответственных изделиях требует обеспечения их высокого качества и надежности. Однако в процессе производства и эксплуатации изделий из композиционных материалов появляются различные дефекты, что приводит к изменению физико-механических свойств, ухудшению качества и надежности изделий [1].

Для оценки эксплуатационных свойств изделий и определения физико-механических характеристик используют различные ГОСТы, инструкции и другие нормативные документы, которые рекомендуют и регламентируют, как правило, разрушающие методы испытаний серии однотипных изделий и образцов материала, вырезанных из изделия или специально изготовленных. Такие методы не экономичны, так как связаны с разрушением дорогостоящих изделий.

Подобными методами можно определить статистические оценки значений физико-механических свойств изделий путем выборочного контроля. Однако установить с их помощью физико-механические свойства конкретного изделия зачастую нельзя. Кроме того, к наиболее ответственным деталям и изделиям часто предъявляются жесткие требования. Все это вызывает необходимость производить сплошной контроль физико-механических показателей изделий, что невозможно разрушающими методами. Наиболее эффективны и экономичны в этих условиях неразрушаю-щие методы контроля качества изделий, так как они обеспечивают доста-

точную объективность, возможность паспортизации изделий и их сохранения для дальнейшей эксплуатации, а также позволяют оценить изменение свойств материала и параметров изделия в процессе его хранения и эксплуатации [2].

Среди различных неразрушающих методов широкими функциональными возможностями обладают активные контактные тепловые методы, которые позволяют определять качество исследуемых материалов по их теплофизическим характеристикам [3]. Известно, что теплофизические измерения отличаются сложностью и трудоемкостью измерительных экспериментов. Проведение таких экспериментов еще усложнятся тем, что в случае неразрушающего контроля тепловое воздействие и получение измерительной информации в ходе эксперимента возможно осуществлять только на ограниченном участке поверхности исследуемого объекта, а время проведения экспериментов, например, в ходе технологического процесса, бывает ограничено.

Для современного развития техники теплофизических экспериментальных исследований характерна тенденция к повышению информативности эксперимента, которая предусматривает два пути: создание быстродействующих методов и измерительных устройств для исследования теплофизических характеристик материалов; разработка и развитие методов и измерительных устройств комплексного типа, обеспечивающих получение совокупности свойств в ходе одного эксперимента.

Применение быстродействующих методов требует использования современных микропроцессорных систем сбора и обработки данных, управления ходом эксперимента. Методы комплексного типа помимо высокой информативности повышают качество экспериментальных данных, поскольку результаты измерений ряда свойств оказываются отнесенными к одному образцу в одном и том же состоянии.

Актуальность темы исследования. Проблема качества и надежности изделий, изготовленных из структурно-неоднородных гетерогенных материалов, таких как композиционные материалы (КМ), имеет большое значение для современного научно-технического развития. Сложность и большой объем экспериментальных исследований по определению свойств КМ требуют создания новых эффективных методов и систем их контроля.

Большой информативностью и оперативностью при определении комплекса свойств композиционных материалов обладают неразрушаю-щие теплофизические методы. Эти методы контроля теплофизических характеристик (ТФХ) материалов основаны на косвенных измерениях. Поэтому точность и достоверность определения ТФХ во многом обуславливается тем, насколько математическая модель адекватна тепловым процессам, происходящим при измерении.

Повышение роли обработки первичной информации, необходимость автоматизации процессов измерения и использования современного математического обеспечения требуют комплексного решения задачи по контролю свойств материалов с применением микропроцессорной техники и компьютерных технологий.

Таким образом, создание и внедрение теплофизических методов и современных средств неразрушающего контроля физико-механических свойств КМ является актуальной задачей.

Предмет исследования. Методы и реализующие их измерительно-вычислительные системы (ИВС) для неразрушающего контроля физико-механических свойств КМ.

Цель работы. Разработка и внедрение новых эффективных теплофизических методов и ИВС, максимально использующих измерительную информацию и обеспечивающих неразрушающий контроль физико-механических свойств КМ. Для достижения поставленной цели необходимо:

- на основе математических моделей нестационарного теплопереноса разработать и исследовать новые методы неразрушающего измерения физико-механических свойств КМ, обеспечивающие достаточную точность в требуемом диапазоне;

- разработать математическое и программное обеспечения ИВС, реализующей предложенные методы;

- провести анализ возможных источников погрешностей косвенных измерений свойств КМ и оценить их величину;

-осуществить экспериментальную проверку результатов работы и внедрить их в промышленное производство, научные исследования и учебный процесс.

Методы исследования, приведенные в диссертации, базируются на аналитической теории теплопроводности, математическом моделировании, методах операционного исчисления, математической статистике, компьютерных технологиях и метрологии.

Научная новизна.

1. Разработаны два теплофизических метода неразрушающего контроля физико-механических свойств КМ, позволяющие получать максимум информации при обработке экспериментальных данных, сократить время активной части эксперимента, обеспечить требуемую точность в заданном диапазоне. Методы основаны на аналитических решениях математических моделей процесса теплопереноса в исследуемом теле от действия источников тепла - круглого, постоянной мощности и линейного импульсного.

2, Обосновано, что использование для определения свойств КМ, так называемых, «рабочих» участков экспериментальной термограммы позволяет снизить методические погрешности определения ТФХ. Этим участкам соответствуют такие стадии теплового процесса, когда исследуемое тело можно считать неограниченным, а тепловые процессы проходят стадию

регуляризации. С использованием математической статистики разработаны методики определения границ рабочих участков и оценки параметров аналитических моделей, описывающих термограмму на этих участках.

3. Получены уравнения для расчета случайных и учета систематических составляющих погрешностей измерений, с использованием которых проведена теоретическая оценка погрешностей измерений по диапазону изменения ТФХ.

4. Разработаны математическое и алгоритмическое обеспечения ИВС, позволяющие автоматизировать процесс измерения ТФХ и физико-механических свойств КМ, повысить точность при обработке первичной измерительной информации.

Практическая ценность работы заключается в том, что на основе разработанных методов создана ИВС для контроля физико-механических свойств КМ, разработан пакет программ, реализующий в составе ИВС алгоритмы управления ходом эксперимента, алгоритмы расчета искомых ТФХ и других физико-механических свойств КМ, а также алгоритмы оценки погрешностей измерений.

Исследованы физико-механические свойства КМ строительного назначения на основе гипсового (или цементного) вяжущего, полимерных дисперсий, кожевенного наполнителя, полимерно-керамических КМ (абразивные шлифовальные круги, импрегнированные полимерными дисперсиями), а также наполненных полимеров.

Реализация результатов работы. Основные теоретические и практические результаты использованы при разработке ИВС на базе современной микропроцессорной техники и компьютерных технологий. Результаты диссертационной работы приняты к использованию АО «Завод технологического оборудования» (Тамбов, 1997 г.), АО «Комсомолец» (Тамбов, 1998 г.), ОАО «Бокинский силикатный завод» (с. Бокино Тамбовской обл., 1998 г.) и в учебном процессе ТГТУ.

Апробация работы. Основные результаты исследований, выполненных по теме диссертации, докладывались и обсуждались на конференциях: Ш и IV Научные конференции ТГТУ (Тамбов, 1996 г., 1999 г.), IV Межрегиональная научная конференция «Проблемы химии и химической технологии» (Тамбов, 1996 г.). Международные научные конференции -«Оптические, радиоволновые, тепловые методы и средства контроля природной среды, материалов и промышленных изделий» (Череповец, 1997 г.), «Системные проблемы теории надежности и математического моделирования в современных технологиях» (Москва-Сочи, 1996, 1997, 1998 гг.), III Международная теплофизическая школа (Тамбов, 1998 г.), II Российская национальная конференция по теплообмену (Москва, 1998 г.).

Публикации. Основные результаты диссертационной работы отражены в 20 печатных работах, поданы 2 заявки на патенты РФ.

Структура работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и девяти приложений. Основная часть диссертации изложена на 169 страницах машинописного текста и содержит 62 рисунка, 13 таблиц. Список литературы включает 139 наименований.

1, ОБЗОР ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

В практике неразрушающего контроля свойств материалов наибольшее распространение получили акустические, электрические, магнитные, радиационные, механические, оптические, тепловые, микрорадиоволно-вые, инфракрасные, радиоизотопные, голографические методы. Каждый из указанных методов включает в себя несколько вариантов, отличающихся частотным диапазоном, способом ввода, приема и регистрации колебаний, видом излучения (непрерывный гармонический, импульсный), типом используемого физического параметра и т. д. При исследовании свойств композиционных материалов нашли широкое применение различные варианты теплофизических методов [1-3].

1.1 .Композиционные материалы и неразрушающий контроль их свойств теплофизическими методами

Тепловые методы позволяют определять свойства материалов и изделий по их теплофизическим характеристикам. С помощью тепловых методов можно получить самую широкою информацию о свойствах материала. Используя тот или иной тепловой метод представляется возможным определить следующие характеристики: коэффициент линейного расширения, коэффициенты удельной и объемной теплоемкости, коэффициенты теплопроводности и температуропроводности, скорость охлаждения, скорость и затухание температурных волн, коэффициенты отражения и прохождения инфракрасных и ультрафиолетовых волн [23, 24].

Установив предварительно на образцах эмпирическую связь между одним или несколькими указанными параметрами и прочностью или другими физико-механическими свойствами композиционных материалов

(КМ), затем, эмпирические соотношения можно использовать для комплексного контроля свойств КМ [1, 2]. Комплексность контроля заключается в том, что, во-первых, возможно определение оптимального набора теплофизических параметров, по которым затем вычисляются физико-механические свойства материалов и изделий, во-вторых, разрабатывается и осуществляется оптимальный комплекс методов и средств контроля, в-гретьих, интегральная оценка работоспособности изделия дается по комплексу параметров, определенных неразрушающими методами.

Несмотря на то, что в последнее время вышло большое количество работ по расчету теплофизических характеристик (ТФХ) ряда материалов [25-31], основным источником информации продолжают оставаться специально организованные испытания. Это особенно актуально для КМ, так как часто для проведения расчетов необходимо знать такой объем исходных данных, получение которых оказывается сложнее прямого измерения искомой величены.

Композиционные материалы представляют собой многофазные системы, полученные из двух или более компонентов и обладающие новым сочетанием свойств, отличных от свойств исходных компонентов, но с сохранением индивидуальности каждого отдельного компонента [53]. К композиционным материалам относят:

1) наполненные полимеры, содержащие дисперсные или волокнистые минеральные и органические наполнители;

2) армированные полимеры, в полимерном связующем которых определенным образом расположены упрочняющие полимерную матрицу непрерывные неорганические или органические волокна;

3) смеси полимеров, не способных к взаимному растворению друг в друге, характеризующиеся определенным распределением частиц полимера одной природы в матрице другого полимера;

4) большая группа макроскопических композиций включающих: лакокрасочные покрытия, пеногшасты, системы тина пропитанных полимерами керамики, бетона и древесины, как правило, это наполненные пористые системы, обладающие различными свойствами в зависимости от способа введения в них полимера [53].

В современной экспериментальной теплофизике, различают две большие группы методов определения ТФХ: стационарные и нестационарные [3-17]. Определение ТФХ стационарным методом основано на том, что тепловой поток, проходящий через исследуемое тело во время проведения измерений, сохраняется постоянным по величине и направлению. Существующие многочисленные стационарные методы [6, 7, 11, 12, 15-17] отличаются друг от друга способами учета и компенсации потерь, формами и размерами исследуемых образцов, размещением нагревателей, конструкцией измерительных ячеек и зондов, приемами регистрации и обработки измерительной информации.

Следует отметить, что стационарные методы практически непригодны для определения ТФХ материалов и изделий без нарушения их целостности. Серьезными недостатками стационарных методов являются большая длительность экспериментов, необходимость использования специально подготовленных образцов и возможность определения в процессе эксперимента только одного теплофизического параметра - коэффициента теплопроводности.

Методы определения ТФХ материалов, основанные на закономерностях нестационарного потока тепла [4, 5, 8, 10, 11, 17-19], можно разделить на следующие группы:

а) методы регулярного режима;

б) методы, основанные на определении параметров нестационарного температурного поля на начальной стадии его развития.

Различают регулярные режимы 1-го, 2-го и 3-го рода. Общая теория методов регулярного режима разработана Кондратьевым Г. М. [6, 7] и его учениками. Различным вариантам этих методов определения ТФХ посвящены работы [6, 7, И, 14, 19, 20], в которых рассмотрены способы измерения теплофизических характеристик образцов цилиндрической формы конечных размеров, стержней, многослойных систем и т.д. Основными недостатками методов регулярного режима являются: длительность эксперимента; возможность проведения измерений только на специально подготовленных образцах определенной формы. Последнее затрудняет применение этих методов для неразрушающего контроля (НК) ТФХ материалов.

Наиболее приемлемыми для оперативного НК ТФХ материалов и изделий являются методы измерения, основанные на определении параметров нестационарного температурного поля на начальной стадии процесса теплопроводности, в которых исследуемый образец моделируется в виде полуограниченного тела. Рассмотрим эти методы, останавливаясь, в основном, на тех работах, где определяются ТФХ без нарушения целостности и эксплуатационных характеристик исследуемых материалов.

Неразрушающие методы определения ТФХ представлены в работах [8, 11, 13, 14, 21, 22]. Они включают в себя следующие методы: кратковременного линейного источника тепла, кратковременного плоского источника тепла, постоянного линейного, цилиндрического и плоского источников тепла, мгновенного источника тепла, шарового зонда, неограниченного эталона и др. Из этих методов наиболее перспективными для НК ТФХ материалов являются те методы, в которых измерение искомых параметров осуществляется при постоянной, близкой к комнатной, температуре. Отличительной чертой этих методов является то, что они не требуют изготовления образцов строго заданной формы и размеров, а подготовка к эксперименту заключается только в небольшой обработке ограниченного

участка поверхности исследуемого образца, на который помещается измерительное устройство - зонд. С помощью зонда воздействуют тепловым потоком на исследуемое тело, снимают информацию о тепловом процессе и на ее основе по заданному алгоритму отыскивают значения ТФХ.

Остановимся более подробно на импульсных методах определения ТФХ. Импульсным называют такое воздействие, при котором выделившаяся за время действия источника конечная энергия не успевает заметно рассеяться за пределы зоны его локализации [11]. В импульсных методах важную роль играет начальное тепловое состояние образца. Пространственно-временное развитие импульсного теплового возмущения внутри образца прослеживается в опыте наиболее явно, если перед началом опыта образец имеет равномерное температурное поле. Во всех других случаях приходиться существенно усложнять схему опыта, в частности, переходить на дифференциальный принцип регистрации температурных полей в двух идентичных по тепловому фону калориметрических ячейках.

Применительно к ПК комплекса теплофизических характеристик, широкое применение нашли методы, основанные на импульсном тепловом воздействии от линейного источника тепла. В этом случае, идеальный объект контроля, представляет собой полубесконечное в тепловом отношении тело, ограниченное плоскостью, на поверхности которого помещены линейный источник тепла и датчик температуры. Если нагреватель выделяет импульс тепловой энергии <3, то для данной системы будет справедлива следующая математическая модель температурного поля [10]:

Т(г, т)= ^ ехр

г

4ат

(1.1)

где т - текущее время от момента подачи теплового импульса; г - расстояние от нагревателя до точки контроля; X, а - коэффициенты теплопроводности и температуропроводности материала.

Несмотря на простоту одиоимпульсной модели и математического описания температурного поля, в явном виде она трудно реализуема на практике из-за малых величин (порядка единиц градусов) избыточных температур в точке контроля. Для увеличения температуры тепловое воздействие осуществляют серией импульсов. Данному направлению посвящен ряд работ [32 - 40]. Все эти методы базируются на соотношении (1.1.), из которого в зависимости от закона подачи импульсов, выбранной схемы контроля температурно-временной зависимости в заданных точках тепловой системы, по принципу суперпозиций, получают расчетные соотношения для определения ТФХ. Общими недостатками данной группы методов является то, что в них практически не рассматривается влияние конечности размеров нагревателя, его собственной теплоемкости, теплоемкости термо-нриемников, недостаточно полно используется измерительная информация, полученная в результате теплофизического эксперимента (предполагается использование только отдельных точек термограмм), довольно узкий диапазон контроля ТФХ.

Анализ импульсных методов показывает, что в их основу положены модели температурного поля, которые адекватны только идеальным физическим моделям. Поэтому, реализация их на практике приводит к существенной методической погрешности. В ряде случаев эта погрешность устраняется ценой сужения диапазона за счет проведения относительных измерений на исследуемом и эталонном материалах. Отмечена тенденция создания методов со сложными алгоритмами управления тепловым воздействием и измерениями для получения простых расчетных формул. Однако, их использование вызывает трудности при реализации и снижает достоверность конечных результатов.

Остановимся более подробно на методах, использующих источник тепла постоянной мощности. Тепловое воздействие постоянной мощности

может быть объемным и поверхностным. Поверхностный источник воздействует на ту или иную грань образца, создавая через нее постоянный тепловой поток. В отдельных случаях поверхностный источник постоянной мощности может действовать в одном из внутренних слоев образца. Применительно к НК ТФХ, наибольшее распространение получили методы, при которых поверхностный источник тепла постоянной мощности действует на ограниченном участке исследуемого образца. В большинстве случаев в качестве источника постоянной мощности используют электрический нагреватель. Иногда для этой цели пригодно высокотемпературное тепловое излучение.

В работе [41] рассматривается метод, основанный на решении задачи теплопроводности для полуограниченного тела, нагреваемого через участок его поверхности в виде круга радиусом И тепловым потоком я. В методе используются закономерности нестационарного теплообмена, что значительно уменьшает длительность эксперимента. Искомые ТФХ определяются путем регистрации измеряемых значений температуры в центре круга в произвольные, но кратные моменты времени пт и 2т. Из-за сложности тепловой физической системы не удается получить явные и простые аналитические выражения для расчета искомых ТФХ. Поэтому сначала для различных значений п строится график (или составляется таблица) следующей зависимости:

Т(2пт) - Т(0) 41Ш-ИЩ

(1.2)

затем определяется критерий Фурье (Бо), а ТФХ определяются из соотношений:

д. = , , ч у[¥о\\,\2Ы - 21ег£сГ—У1, а = — (1-3)

Т(т) - Т(0) V \2jfo)) х

- х21 - X

v

l-j2vx)jexp[-s2]dfe , T(0)

о /

/

начальная

температура.

К недостаткам данного метода следует отнести то, что необходима графическая обработка результатов измерения для расчета искомых ТФХ, усложняющая практическое его применение.

В работах [42-46] рассматриваются методы НК ТФХ массивных образцов, с использованием аппарата интегральных характеристик. Рассмотрим данный подход на примере работы [44], в которой рассматривается метод, базирующийся на решении задачи теплопроводности для полуограниченного тела, нагреваемом через участок его поверхности в виде круга радиуса Я тепловым потоком я. В методе предлагается измерение интегральной температуры нагреваемого круга 8(х) (поверхностной интегральной характеристики) металлическим термометром сопротивления, уложенным по спирали, близкой к спирали Архимеда. Вводится понятие поверхностной временной интегральной характеристики 8 (х) нагреваемого крута:

В методе непосредственно снимается экспериментальная зависимость 8(х). Затем по 8(х), на основании квадратурной формулы, численно определяют значение поверхностной временной интегральной характери-

гося (стационарного) значения SCT ~ S(x—а температуропроводность -на основании S*(p). Важным преимуществом данного метода является то, что ТФХ предлагается определять на основании информации, полученной с определенной площади образца, что позволяет снизить ошибку измерения в случае исследования дисперсных материалов. Другим преимуществом является то, что для расчета ТФХ используется практически вся экспе-

S*(p) = J e-ptS(x)ift

(1.4)

о

стики - S*(p). Теплопроводность определяется на основании установивши

риментально снятая термограмма. Среди недостатков такого подхода необходимо отметить то, что авторы учитывают только погрешность приближенного вычисления интегралов. Предполагается, что подынтегральная функция задается точно, т.е. погрешность измерения 8(х) не учитывается. Другой недостаток заключается в том, что для определения ТФХ необходимо проводить эксперимент вплоть до установившегося значения 8*ст, что увеличивает длительность эксперимента. Так же не учитывается тот факт, что образец можно рассматривать как неограниченный только определенный промежуток времени.

Таким образом, применение нестационарных тепловых методов для измерения ТФХ является перспективным и освоение этих методов с целью ПК физико-механических свойств композитов - актуально.

1.2. Автоматизированные установки контроля теплофизических характеристик

В приборах для измерения физических величин все шире применяется микропроцессорная техника, что облегчает и упрощает их обслуживание, обеспечивает повышение точности измерений. Последнее обусловливается следующими обстоятельствами.

1. Становится возможным проведение в автоматическом режиме повторных измерений одной и той же величины с последующей обработкой результатов с помощью ЭВМ. Это гарантирует возможность получения средних значений измеряемых параметров с очень малой погрешностью.

2. В микропроцессорных приборах используется автоматическая коррекция систематических погрешностей по известным зависимостям значения погрешности от результата измерений, применяется линеаризация характеристик измерительных преобразователей, а также непрерывное измерение величин с целью последующей компенсации их помехового воздействия на результаты эксперимента [47].

Отметим, что создание цифровых приборов для измерения ТФХ на базе нестационарных методов тесно связано с общей проблемой автоматизации теплофизического эксперимента. В настоящее время функционирует довольно большое число разнообразных автоматизированных установок и устройств для определения тепловых свойств на базе как аналоговой, так и цифровой вычислительной техники. Однако, можно сказать, что автоматизация тешюфюических исследований находиться еще на начальной стадии [48-50].

Применение встроенных вычислительных средств позволяет создавать приборы с представлением результатов в цифровой и графической форме, удобной для пользователя. Можно использовать новые методы, обеспечивающие измерение этих свойств без нарушения целостности исследуемых материалов. Методы НК имеют достаточно сложные расчетные выражения, полученные из решения двух- или трехмерных уравнений теплопроводности [22, 51, 52]. Поэтому ранее эти методы не могли быть достаточно эффективно использованы для массовых теплофизических измерений. При этом, на производстве часто возникает необходимость в экспрессном измерении тепловых свойств готовых изделий (контроль качества, выявление дефектов и т. д.).

Определенный прогресс в нашей стране и за рубежом в области создания промышленных образцов теплофизической измерительной аппаратуры наметился сравнительно недавно. В Советском Союзе в 1978 г. был начат выпуск прибора ИТ-Х-400 (для определения теплопроводности), разработанного Ленинградским технологическим институтом холодильной промышленности (ЛТИХП). Из зарубежных стран ведущее место по производству теплофизической аппаратуры занимает японская фирма 81ю\уа Оеико К. К. Приборы этой фирмы воплотили в себе новейшие достижения современной электроники, имеют высокую точность, сравнительно малый вес, надежны в эксплуатации [54].

Предшествующее поколение приборов представлено отечественными измерительными модулями теплоемкости, тепло - и температуропроводности, разработанными ЛТИХП. До 1979 г. институтом создан ряд приборов, позволяющих проводить (раздельно или комплексно) измерения теплофизических свойств твердых материалов на основе базовой модели ИТ-400; ИТ-Я.-400; ИТ-а-400; ИТС-400; ИТС-2; ИТЭМ-1 в области температур 100-ь400 °С в режиме непрерывного разогрева (монотонный режим) с пог решностью измерения до 10 %. Характерной особенностью этого оборудования является то, что оно рассчитано на обслуживание оператором с последующей обработкой информации [55-57].

В настоящее время созданы приборы нового поколения [58], в которых осуществляется независимое от оператора управление режимом эксперимента, автоматический сбор информации и ее обработка, непосредственный тепловой отсчет измеряемых ТФХ [59, 60].

Приборы для измерения ТФХ материалов, промышленный выпуск которых освоен отечественной промышленностью, пока еще уступают зарубежным образцам по уровню автоматизации. Так, компаратор теплопроводности КТ-3 (разработчик - Сибирский государственный НИИ метрологии) позволяет измерять коэффициент теплопроводности твердых, эластичных и дисперсных материалов, готовых изделий в течение 4 мин. Установка реализует сравнительный метод определения теплопроводности, основанный на одностороннем двухточечном зондировании поверхности [47].

Прибор для экспрессного измерения теплофизических характеристик ЭИТ (разработчик - Краснодарский политехнический институт) предназначен для контроля нестационарным методом тепло - и температуропроводности композиционных, пористых, сыпучих, полимерных и других неметаллических материалов. Особенностью метода является использование среднеинтегральной температуры зоны разогрева контакта. Особенность

прибора - применение нагревателей и термометров сопротивления, обладающих малой собственной теплоемкостью, выполненных по планарной технологии из фольги толщиной 5-4-10 мкм.

Можно выделить следующие тенденции развития теплофизической измерительной аппаратуры:

- применение микропроцессоров для автоматизации всех процессов эксперимента;

- создание измерительных ячеек (зондов), позволяющих реализовать не-разрушающие методы комплексного контроля ТФХ без предварительной подготовки образца;

- использование устройств и технических средств для определения средне-иш сгральных температур;

- применение методов, в которых информация о температурных полях и тепловых потоках выявляется в виде сопутствующих эффектов, например, деформация изгиба, затухания ультразвуковых колебаний и др.;

- модульный принцип построения технических и программных средств, который позволяющий модифицировать методики определения ТФХ.

Проведение современных тепловых испытаний, с целью контроля ТФХ, как правило, сопряжено с большими материальными затратами. Поэтому очень важно повышать информативность и производительность исследований, достоверность получаемых результатов [49]. Требования интенсификация измерений приводит к необходимости разработки методов и устройств для скоростного контроля комплекса ТФХ.

В настоящее время наиболее перспективными считаются нестационарные методы. Они дают возможность определения тепло- и температуропроводности из данных одного эксперимента. Кроме того, современный уровень развития электроники и вычислительной техники позволяет автоматизировать процесс исследования быстропротекающих нестационарных

тепловых процессов, и, следовательно, существенно повысить производительность и надежность проводимых исследований [47, 61].

Имеется значительное число разновидностей автоматизированных систем контроля. Этому вопросу посвящено большое количество литературы, например, [72-84].

Таким образом, серийный выпуск теплофизических приборов только налаживается. Однако производительность их в основном очень низкая. Появление новых и недостаточная изученность существующих материалов вызывают необходимость проведения работ в области развития и совершенствования высокопроизводительных методов и устройств для исследования их теплофизических характеристик [47].

1.3. Некорректность задачи при определении свойств материалов теплофизическими методами

Известно, что задачи по определению ТФХ и других свойств материалов относятся к классу обратных задач моделирования [62, 68]. Например, ТФХ определяются на основе косвенных измерений - по температурному отклику образца на внешнее тепловое воздействие. Такие задачи, в общем случае, являются некорректно поставленными по Адамару [64, 62] и требуют, чтобы исследователи учитывали этот факт при построении математической модели процесса измерения ТФХ. В литературе [62] в течение длительного времени была широко распространена точка зрения, что только корректно поставленные математические задачи могут описывать физические явления [63]. Позже, помимо требований корректности по Адамару [64], было сформулировано понятие корректности по Тихонову [65]. Подход А.Н. Тихонова позволил теоретически обоснованно решать обратные задачи, в том числе - обратные задачи теплопроводности.

Требования корректности к задаче удовлетворяются, если задача формулируется следующим образом [62].

Необходимо найти решение а по входным данным t3 с использованием зависимости a- R(t), где R - некоторый оператор. Если а и t принадлежат многообразиям А и Т, для элементов которых определено расстояние (метрика) рА(аь а2) и pT(tb t2) (здесь аь а2 е A, tb t2 е Т, т.е. А и Т - метрические пространства), то должны удовлетворяться следующие три требования: 1) для всякого t е Т существует решение а из А (существование решения); 2) решение определяется однозначно (однозначность решения); 3) решение должно непрерывно зависеть от входных данных (устойчивость решения).

Обратные задачи теплопереноса являются частным случаем широкого класса некорректно поставленных задач. Приведем формулировку обратной задачи теплопроводности так, как это сделано для всего класса обратных задач В.Я. Арсениным и А.Н. Тихоновым [62, 64, 66].

Пусть изучаемое тепловое явление характеризуется элементом ат, принадлежащим многообразию А (ате А). Часто элемент ат недоступен для прямого изучения и, поэтому изучается некоторое его проявление tT, tTef(A). Здесь f(A) - образ множества А при отображении £ Уравнение f(a)=t имеет решение только для таких элементов t, которые принадлежат множеству f(A). Элемент - температура tT обычно получается путем измерений, и поэтому известен приближенно. Пусть t - приближенное значение, тогда речь идет о нахождении приближенного к ат решения уравнения

t (1.5)

При этом t не принадлежит множеству 1(А) - всему температурному полю данного объекта. Оператор f во многих случаях является таким, что обратный ему оператор f1 не является непрерывным. В этих случаях нельзя в качестве приближенного решения брать точное решение уравнения (1.5) с приближенным t, т.е. нельзя в качестве приближенного решения брать элемент a=f Vt), так как такого решения может и не быть, поскольку

а может не принадлежать множеству А. Значит, не выполняется требование 1 корректности по Адамару. Такое решение, если даже оно существует, не будет обладать свойством устойчивости, так как оператор Г1 не является непрерывным. Условие устойчивости задачи (1.5) обычно является следствием ее физической детерминированости, поэтому приближенное решение должно обладать этим свойством. Для обратного оператора Г1 не выполняется условие 3 корректности по Адамару. Следовательно, задача (1.5) является некорректно поставленной. Физическая интерпретация результатов измерений из-за неустойчивости может оказаться невозможной.

Возникает вопрос, что считать приближенным решением уравнения (1.5)? Если ответить на этот вопрос, то задача будет состоять в нахождении алгоритмов построения приближенных решений уравнения (1.5), обладающих свойством устойчивости к малым изменениям входных данных. Эти алгоритмы и называют решением обратной задачи [62].

Обобщим вышесказанное на случай определения ТФХ материалов. Некорректность задачи по определению ТФХ материалов будет определяться следующими двумя основными факторами.

1. Непосредственно снимаемая экспериментальная информация (чаще всего температура) измеряется с определенной погрешностью (случайной).

2. Математическая модель, описывающая процессы, происходящие при измерении, является приближенной, вследствие чего при обработке экспериментально снятой информации возникают систематические погрешности.

Рассмотрим, как эти два фактора проявляют себя при обработке экспериментальных данных. Будем считать, что в процессе эксперимента измеряется температура в фиксированные моменты времени и в заданной точке исследуемого образца. Тогда можем записать:

ТЭКс(^)-Тм(х1) + АТсп(х1) + АТсжт(т1)? ¡ = 0,1,2..., (1.6)

где ТЖс - экспериментально снимаемая температура; Тм - модельная температура (ее вид известен из решения математической модели, положенной в основу метода измерения); АТсд - случайная составляющая погрешности измерения температуры: АТснст - систематическая погрешность, вызванная тем, что математическая модель приближенно описываег процессы, происходящие при измерении; Ti - моменты времени, в которые измеряется температура.

Погрешность АТСЛ можно рассматривать как случайную величину с нормальным или другим законом распределения. Ее конкретная величина будет определяться прежде всего используемыми техническими средствами. Кроме того при исследовании композиционных материалов, представляющих собой сложные гетерогенные системы, к погрешности АТСЛ будет добавляться погрешность, связанная с различием локальных значений ТФХ от их средних значений для данного материала.

Погрешность АТает будет в общем случае величиной, зависящей от времени и свойств материала, ее нельзя рассматривать как случайную величину.

Температура Тм представляет собой функцию времени, связывающую измеряемую температуру с геометрическими размерами, начальными и граничными (видом теплового воздействия) условиями, а также ТФХ исследуемого материала. Как указывалось выше, вид функции Тм известен, то есть, можно записать

ъ-ти({44 (1-т)

где (aj| - коэффициенты (параметры) модели, по которым определяются

искомые ТФХ (ар£(ТФХ материала)).

В свою очередь, для АТСИСХ также можно записать

АТ^ДТ^Ь^), (1-8)

где |bj|- коэффициенты, зависящие от ТФХ исследуемого образца и неучтенных факторов. В качестве этих факторов обычно выступают термиче-

ские сопротивления, теплоемкости нагревателей и термоприемников и др. (Ц-ДТФХ материала, неучтенные факторы)). Причем конкретный вид уравнения (1.8) обычно неизвестен.

Для обработки экспериментальных данных, с целью расчета ТФХ, обычно используют два варианта.

По первому варианту, который применительно к неразрушающим контактным методам используется чаще всего, ТФХ определяются на основе отдельных измерений температуры в заданные моменты времени. Например, если определяются два теплофизических свойства, то записывают два уравнения, соответствующих моментам времени тк1 и т^:

Так как Тэке^кО, ТЭКС(Тк2), хкь г^ известны, то решив систему (1.9) -(1.10), находят коэффициенты аь а2, а по ним - искомые ТФХ. Такой вариант решения обратной задачи имеет следующие недостатки. Во-первых, используется только малая часть полученной измерительной информации. Во-вторых, погрешность определения ТФХ зависит от выбора ткь тк2 и определяемых ТФХ (см. (1.6), (1.8)). Причем, ошибочный выбор ткь тк2 может привести к тому, что Тм(тк) будет по величине сравнима с АТшсх(тк) и погрешность определения ТФХ будет неоправданно высокой. В-третьих, вследствие того, что ТФХ определяются на основе отдельных измерений, значительное влияние на точность определения ТФХ будет оказывать погрешность, связанная с неоднородностью исследуемого материала, что особенно важно для КМ.

По второму варианту ТФХ определяются на основе всей снятой термограммы. В этом случае чаще всего используют следующий подход. Считают, что экспериментальные данные описываются уравнением (1.7) на всем временном интервале измерений. Затем, по методу наименьших

(1.9)

(1.10)

квадратов проводится оценка параметров модели Здесь предполагается, что

+ (1.П)

где Д£ - скрытая ошибка [67], имеющая известное распределение (обычно нормальное) с математическим ожиданием равным 0.

Кроме того, предполагается, что А не зависит от х. Однако, если сравнить (1.6) и (1.11), то можем видеть, что

А1=АТсл(т1) + АТсисг(Та). (1.12)

То есть, на самом деле А не является случайной величиной с математическим ожиданием равным 0, и, кроме того, А зависит от т. Из теории математической статистики известно, что в этом случае оценки параметров модели будут смещенными и неэффективными [67]. Практически, это

означает, что при подобном «лобовом» подходе погрешность определения коэффициентов |а .; | может быть выше, чем при первом варианте обработки экспериментальных данных (определенные при таком подходе значения ^ | могут не соответствовать их физическому смыслу, например, оказаться отрицательными, когда по своему физическому смыслу должны быть положительными). Кроме того, так как модель Тм в общем

случае является нелинейной как по параметрам (|а^), так и по независимой переменой (х), то значения будут также зависеть от начально заданного приближения (неустойчивость модели).

Вышесказанное особенно важно для контактных методов ПК ТФХ, так как здесь на ход эксперимента оказывают влияние куда больше факторов чем в случае, если ТФХ определяются при помощи стационарной установки на специально подготовленных образцах. И даже, если удается

получить вид зависимости ДТ^ = АТ^ jt), то для ее вычисления

требуется информация, которая или заранее неизвестна (например, термические сопротивления), или трудноопределима (например, теплоемкость нагревателя).

Часто, для уменьшения влияния ДТсист используют, так называемую, модель введения поправок [69-71]. Суть ее заключается в следующем. На основании уравнений типа (1.9), (1.10) определяют расчетные значения контролируемых параметров. А затем по модели введения поправок, связывающей расчетные параметры с действительными значениями ТФХ, определяются искомые ТФХ. Собственно, модель введения поправок строится на основе эмпирической формулы (чаще всего полинома), и для нахождения коэффициентов этой модели необходимо иметь ряд образцовых мер ТФХ.

Такой подход имеет следующие недостатки. Во-первых, не решается вопрос о более полном использовании информации, полученной в результате эксперимента (т.к. используются отдельные точки термограммы). Во-вторых, остается нерешенным вопрос о выборе моментов времени, в которые необходимо проводить измерения. В-третьих, так как модель введения поправок базируется на эмпирической формуле, то для расчета ее параметров необходимо иметь достаточное количество образцов с известными ТФХ. Причем диапазон достоверного определения ТФХ по этой модели будет определяться имеющимися образцами с известными ТФХ.

Анализ литературных данных показал, что наиболее точно учитываются как систематические, так и случайные погрешности в методах, основанных на регулярном тепловом режиме [6, 7, 10-12]. A.B. Лыковым было показано [10], что регулярные тепловые режимы первого и второго рода имеют общее свойство, которое характеризуется независимостью от времени отношения теплового потока q в любой точке тела к потоку тепла на его поверхности qn. В частном случае, когда на поверхности образца дей-

ствует источник тепла постоянной мощности, в теле возникает стационарное ноле тепловых потоков.

Характерной особенностью методов измерения ТФХ, основанных на регулярном тепловом режиме, является простота расчетных формул. Математическая модель, описывающая термограмму, чаще всего является линейной по параметрам или легко линеаризуется. Систематические погрешности учитываются в виде независимых от времени и простых по форме поправок. Однако основная часть этих методов базируется на моделях для тел конечных размеров (пластина, цилиндр, шар). В то время, как большая часть методов НК базируются на моделях полупространства (плоского, цилиндрического, сферического). Можно показать, что вышеприведенное высказывание A.B. Лыкова применимо и для таких моделей. Однако, в этом случае нужно говорить не о регулярном тепловом режиме для всего тела вцелом (т.к. оно принимается неограниченным), а о регуляризации теплового процесса только для какой-то определенной области тела. В этом случае, ход термограммы будет определяться, прежде всего внутренними слоями исследуемого образца. Основными источниками систематических погрешностей в контактных неразрушающих методах контроля ТФХ являются неучтенные процессы в области нагревателя и теплоприемников (термические сопротивления, теплоемкости и др.).

Отсюда можно сделать вывод, что, если проводить измерение ТФХ основываясь только на участках термограммы, соответствующих регуляризации теплового режима в области нагревателей и термоприемников, то, во-первых, расчетные соотношения будут простыми и во многих случаях линейными по параметрам; во-вторых, систематические погрешности будут либо значительно меньшими, чем случайные, либо будут носить постоянный характер, т.е. не будут зависеть от времени (ATCHCT=const).

1.4.Постановка задачи исследования

По результатам проведенного обзора можно сделать вывод, что для неразрушающего контроля физико-механических свойств композиционных материалов перспективными являются теплофизические методы и средства их реализации на базе современной микропроцессорной техники. Эти методы основаны на определении параметров нестационарного температурного поля на начальной стадии процесса теплопроводности. В результате обработки экспериментальной информации определяются ТФХ, а затем теплофизические методы на основе эмпирических зависимостей позволяют осуществлять комплексный контроль свойств исследуемых материалов. Однако известные теплофизические методы обладают рядом недостатков. Главными из них являются длительность эксперимента, недостачно полное использование измерительной информации, невысокая точность, а зачастую, и невозможность гарантировать целостность исследуемых изделий.

Анализ литературных данных показал, что для описания динамики тепловой системы в методах неразрушающего измерения ТФХ часто используется громоздкое математическое обеспечение. Однако, несмотря на то, что оно является относительно точным, все равно не может учесть всех индивидуальных особенностей процессов измерения. Из литературного обзора следует, что для реализации неразрушающих теплофизических методов контроля свойств материалов все шире применяется микропроцессорная техника. Это обуславливается тем, что современный уровень развития электроники и вычислительной техники позволяет автоматизировать исследование быстропротекающих нестационарных процессов, упростить обслуживание измерительного устройства, обеспечить повышение точности измерений.

С учетом проведенного литературного обзора была поставлена следующая задача исследования: разработать и исследовать новые эффектив-

ные теплофизические методы и реализующую их измерительно-вычислительную систему, максимально использующие измерительную информацию и обеспечивающие неразрушающий контроль физико-механических свойств композиционных материалов. Для достижения поставленной цели необходимо:

1) на основе математических моделей нестационарного теплоперено-са разработать и исследовать новые методы неразрушающего измерения теплофизических характеристик твердых материалов, пригодные для композитов и обеспечивающие достаточную точность в требуемом диапазоне;

2) разработать математическое и программное обеспечения измерительно-вычислительной системы, реализующей предложенные методы;

3) провести анализ возможных источников погрешностей косвенных измерений свойств композиционных материалов и оценить их величину;

4) провести экспериментальные исследования на композиционных материалах строительного назначения, полимерно-керамических композитах и наполненных полимерах с целью получения уравнений связи между ТФХ и другими физико-механическими свойствами;

5) осуществить экспериментальную проверку результатов работы и внедрить их в промышленное производство, научные исследования и учебный процесс.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ СВОЙСТВ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

2.1. Выбор направления исследования по разработке методов неразрушающего контроля теплофизических характеристик

В случае неразрушающего контроля материалов активными тепловыми методами (рис. 2.1) искомые ТФХ проявляются через температурный отклик (Т(т)) исследуемого образца на тепловое воздействие которому подвергается образец (или изделие) в специально организованном эксперименте.

В настоящее время для обработки данных эксперимента при НК

ТФХ материалов тепловыми мето- ,________________,

дами в основном применяется два I П^ | |тП™1_^Т(т) '

подхода. Первый предполагает по- |-- ¿^ ^ ^ '

лучение и использование эмпириче- .---^

ских зависимостей на основе прове- \ /

\ Изделие /

дения большого числа эксперимен- I /

тов во всем диапазоне контролируемых свойств и материалов. Достоин- Рис. 2.1 Схема измерительного процесса:

Н - нагреватель, ТП - термоприемник, ством данного подхода является ИЗ - измерительный зонд

простота математического обеспечения измерительных систем, а следовательно, возможность их реализации дешевыми техническими средствами. Существенный недостаток - достаточную точность можно обеспечить лишь для узкого класса материалов.

Второй подход предусматривает использование аналитических моделей, получаемых решением классических задач теплопроводности. Достоинством таких методов является достаточно высокая точность в широ-

ком диапазоне исследуемых свойств. Однако, несмотря на относительно точное и, вместе с тем, громоздкое математическое описание динамики тепловой системы, оно все равно не может учесть всех индивидуальных особенностей конкретных процессов измерения. Более того, сопоставление расчетных и экспериментальных термограмм показывает невозможность их точного совпадения на всем временном интервале. Эти обстоятельства не позволяют гарантировать для методов второго подхода отсутствие значительных погрешностей во всем диапазоне измерения. Поэтому целью настоящего исследования является разработка теплофизических методов, позволяющих использовать достоинства и уменьшить недостатки обоих упомянутых подходов.

Анализ процессов измерения, их моделей и источников погрешностей показывает, что в пре- ^ , делах временного интервала измерения в тепловой сис- ^ теме могут происходить существенные изменения, которые не позволяют описывать весь процесс измерения одной аналитической моделью с неизменными ограничениями и условиями

20 ■■

10 ■■

i i i i том 1 / 1 1 /

i i i i /¿р2 i #1 1

Заключение диссертации по теме «Приборы и методы контроля природной среды, веществ, материалов и изделий», Рогов, Иван Владимирович

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ И ИЗДЕЛИЙ

Контроль физико-механических свойств разработанными теплофи-зическими методами проводили на новых композиционных материалах, представляющих собой композиты строительного назначения на основе гипсового (или цементного) вяжущего, полимерных дисперсий, кожевенного наполнителя, и полимерно-керамических композитах (абразивные шлифовальные круги, импрегнированные полимерными дисперсиями), а также на наполненных полимерах (коксонаполненный фторопласт, графи-тонаполненный реактопласт). Оценивались: качественный и количественный состав, распределение импрегнатора, наполнителя, ТФХ, плотность, водопоглощение, прочность, технологические характеристики.

5.1. Композиционные полимерные материалы. Композиты строительного назначения. Полимерно-керамические материалы.

Исследованию подлежали следующие материалы: коксонаполненный политетрафторэтилен (Ф4К20 ТУ 6-05-1412-76), политетрафторэтилен (ПТФЭ ГОСТ 10007-72), полиамид марки Капролон-В (МРТУ 6-05-98866), полиметилметакрилат (ПММА) ГОСТ 17622-72 и стекло К8 ГОСТ 15130-69. Исследования проводили при помощи ИВС, снабженной зондом с круглым нагревателем постоянной мощности. Режим работы ИВС: мощность на нагревателе 0,85 Вт, время измерения 100 сек, интервал между измерениями 0,5 сек, радиус нагревателя 2,5 мм. Термограммы, снятые на указанных материалах, представлены на рис. 5.1. Значения ТФХ, определенные при помощи ИВС даны в табл. 5.1. В табл. 5.1 также представлены справочные данные (Хспр, еспр) и данные, полученные на тех же образцах при помощи геплофизического прибора ИТ-3 (ХИТ-зХ использующего стационарный метод определения теплопроводности. На рис. 5.2 приведены рабочие участки термограмм, по которым определялись ТФХ. При градуировке ИВС в качестве образцовых мер использовали: ПММА ГОСТ 1762272 и стекло К8 ГОСТ 15130-69. т, с

50

40

30

20

10 0 / / 0

20

40

60

80

I, с

Рис. 5.1 Термограммы для исследуемых материалов: 1 - ПММА; 2 - Ф4К20; 3 - ПТФЭ; 4 - Капролон-В; 5 - стекло К8

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. На основе аналитических решений математических моделей процессов нестационарного теплопереноса в физических объектах от действия источника тепла постоянной мощности в виде круга и импульсного линейного источника тепла разработаны новые методы неразрушагощего контроля ТФХ композиционных и других твердых материалов.

2. Получены однозначные зависимости между ТФХ и другими физико-механическими характеристиками КМ строительного назначения, полимерно-керамических КМ и наполненных полимеров, что позволило использовать разработанные теплофизические методы для комплексного контроля свойств этих композитов.

3. В результате анализа источников погрешностей при измерении ТФХ, получены новые расчетные соотношения для оценки случайных составляющих и учета систематических составляющих погрешностей измерений ТФХ.

4. Разработана ИВС, реализующая новые методы контроля физико-механических свойств композиционных материалов. Созданные алгоритмы функционирования ИВС позволяют в автоматическом режиме проводить эксперимент, максимально использовать измерительную информацию, вносить необходимую коррекцию и выполнять расчет искомых свойств, представлять результаты измерении в удобной форме.

5. Проведенные экспериментальные исследования показали корректность и эффективность разработанных методов.

6. Результаты исследований приняты к использованию АО «Завод технологического оборудования» (Тамбов, 1997 г.), АО «Комсомолец» (Тамбов, 1998 г.), ОАО «Бокинский силикатный завод» (с. Бокино Тамбовской обл., 1998 г.), внедрены в учебном процессе ТГТУ.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Рогов, Иван Владимирович, 1999 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Потапов А.И. Контроль качества и прогнозирования надежности конструкций из композиционных материалов. - М.: Машиностроение, Ленинградское отделение, 1980. - 260 с.

2. Потапов А.И., Морокина Г.С. Состояние неразрушающих методов контроля и качества композиционных материалов за рубежом. - В сб.: Приборы и методы контроля качества. - Северозападный полит, инст., 1989.-С. 6-11.

3. Варганов И.С., Лебедев Г.Т., Конков В.В. Современное состояние и основные проблемы тепловых методов неразрушающего контроля // Пром. теплотехника. - 1983. - Т. 5, № 3. - С. 80-93.

4. Волькенштейн B.C. Скоростной метод определения теплофизических характеристик материала. - М.: Энергия, 1971. - 145 с.

5. Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. - М.: Наука, 1964. - 487 с.

6. Кондратьев Г.М. Регулярный тепловой режим. - М.: Гостехиздат, 1954. -408 с.

7. Кондратьев Г.М. Тепловые измерения. - М. - Л.: Машгиз, 1956. - 253 с.

8. Короткое П.А., Лондон Г.Е. Динамические контактные измерения тепловых величин. - Л.: Машиностроение, 1974. - 222 с.

9. Кулаков М. В., Макаров Б. И. Измерение температуры поверхности твердых тел. - М.: Энергия, 1977. - 96 с.

Ю.Лыков А.В. Теория теплопроводности. - М.: Высш. шк., 1967. - 599 с.

П.Платунов Е.С. и др. Теплофизические измерения и приборы. - Л.: Машиностроение, 1986. - 256 с.

12.Платунов Е.С, Теплофизические измерения в монотонном режиме. - Л.: Энергия, 1973. - 143 с.

13.Мищенко C.B., Муромцев Ю.Л., Цветков Э.И., Чернышев В.Н. Анализ и синтез измерительных систем. - Тамбов, Тамб. гос. техн. ун-т, - 1995. - 238 с.

14.Шашков А.Г., Волохов Г.М., Абраменко Т.Н., Козлов В.П. Методы определения теплопроводности и температуропроводности. - Л.: Энергия, 1973. - 242 с.

15.IIIлыков Ю.П., Гарин Е.А. Контактный теплообмен. - М. - Л.: Энергия, 1963. - 144 с.

16.Шнейдер П. Инженерные проблемы теплопроводности. - М.: Из-во литературы, 1960. -478 с.

17.Ярышев H.A. Теоретические основы измерения нестационарных температур. - Л.: Энергия, 1967. - 298 с.

18.Беляев Н.М., Рядно A.A. Методы нестационарной теплопроводности. -М.: Высш. шк., 1978. - 328 с.

19.Волохов Г.М., Шашков А.Г., Фрайман Ю.Е. Некоторые методы и приборы для исследования теплофизических характеристик // Инж. физ. журн. - 1967. - Т. 13, № 15. - С. 663-689.

20.Исаченко В.Л., Осипова В.А., Сукомел A.C. Теплопередача. - М.: Энергоиздаг, 1991. - 292 с.

21 .КамьяФ.М. Импульсная теория теплопроводности. - М. : Энергия, 1972. -271 с.

22.Козлов В.П., Станкевич A.B. Методы неразрушающего контроля при исследовании теплофизических характеристик твердых материалов // Инж. физ. журн. - 1984. - Т. 47, № 2. - С. 250-255.

23.Годовский Ю.К. Теплофизика полимеров. -М.: Химия, 1982.-280с.

24.Годовский Ю.К. Теплофизические методы исследования полимеров. -М.: Химия, 1976.-216 с.

25.Мищенко C.B., Черепенников И. А., Кузьмин С.Н. Расчет теплофизических свойств веществ. - Воронеж: Изд-во В ГУ, 1991. - 208 с.

26. Ричардсон М. Промышленные полимерные композиционные материалы. - М.: Химия, 1991. - 264 с.

27.Харитонов В.В. Теплофизика полимеров и полимерных композиций. -Минск: Высшая школа, 1983. - 162 с.

28.Вундерлих Б., Бауэр Г. Теплоемкость линейных полимеров. - М.: Мир, 1972.-240 с.

29 Привалко В.II. Основы теплофизики и реофизики полимерных материалов. - Киев: Наукова думка, 1991. - 232 с.

30.Дульнев Г.Н., Новиков В.В. Процессы переноса тепла в неоднородных средах. - Л.: Энергоатомиздат, 1991. - 248 с.

31.Балакирев B.C. и др. Автоматизированные производства изделий из композиционных материалов. - М.: Химия, 1990. - 240 с.

32.А.С. №1385787 СССР, МКИ G01N25/18. Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик и устройство для его осуществления / В.Н. Чернышев и др. - Заявл. 02.01.85. ДСП. - 8 с.

33.А.С. №1236355 СССР, МКИ G01N25/18. Устройство для определения теплофизических характеристик материалов / Глинкин Е.И., Чернышев В.Н., Рожнова Т.И. - 1986, Бюл. № 21.

34.А.С. №1381379 СССР, МКИ G01N25/18. Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления / В.Н. Чернышов и др. - 1988, Бюл. №10.

35.Герасимов Б.И., Глинкин Е.И. Микропроцессоры в приборостроении. -М.: Машиностроение, 1997. - 246 с.

36.А.С. №1608535 СССР, МКИ G01N25/18. Способ определения теплофизических характеристик материалов / В.Н. Казаков, Е.И. Глинкин, Ю.Л. Муромцев. -1990, Бюл. №4.

37.А.С. №1402892 СССР, МКИ G01N25/18. Способ неразрушающего контроля теплофизических характеристик и устройство для его осуществления / В.Н. Чернышов и др. - 1988, Бюл. №2.

38.А.С. №1314236 СССР, МКИ G01N25/18. Способ комплексного определения теплофизических характеристик материалов и устройство для его осуществления / В.Н. Чернышов и др. - 1987, Бюл. №20.

39.Глинкин Е.И. Схемотехника микропроцессорных систем. - Тамбов, Тамб. гос. техн. ун-т, 1998. - 158 с.

40. A.C. №1711052 СССР, МКИ G01N25/18. Способ контроля теплофизических характеристик теплоизоляционных материалов / Е.И. Глинкин, В.Н. Казаков. - 1992, Бюл. №5.

41.A.C. №458753 СССР, МКИ G01 N 25/18. Способ определения теплофизических свойств материалов / С.З. Сапожников, Г.М. Серых. -1975, Бюл. № 4.

42.Власов В.В., Шаталов Ю.С., Зотов E.H. и др. Методы и устройства неразрушающего контроля теплофизических свойств материалов массивных тел /У Измерительная техника, 1980, №6. - С. 42-45.

43.Власов В.В., Шаталов Ю.С., Чуриков A.A., Зотов E.H. Неразрушающий контроль зависящей от температуры коэффициентов тепло- и температуропроводности // Промышленная теплотехника, 1981, Т. 3, №3. - С. 43-52.

44.Мищенко C.B., Чуриков A.A., Подольский В.Е. Метод неразрушающего контроля при исследовании температурной зависимости теплофизических характеристик массивных образцов // Вестник ТГТУ,

1995, Т. 1, №3-4. - С. 246-254.

45.Подольский В.Е. Разработка и исследование методов, устройств и автоматизированной системы контроля характеристик тепло-массопереноса дисперсных материалов. Диссертация ... к.т.н. Тамбов.

1996.-180 с.

46.Власов В.В. и др. Теплофизические измерения. Справочное пособие по методам расчета полей, характеристик тепломассопереноса и автоматизации измерений. Тамбов, 1975.

47.Козлов В.П., Станкевич A.B. Микропроцессоры в теплофизических измерениях; Обзор информации /Белорусский НИИНТИ. Минск, 1986. - 44 с.

48.Египко В.М. Состояние и перспективы направлния развития систем автоматизации научно-технического эксперимента. - Киев: Наукова думка, 1971. - 14 с.

49 Васильев М.В. К вопросу о тепловом эксперименте // Инженерно физический журнал, 1984, Т. 47, №2. - С.250-255.

50.Мищенко C.B., Чуриков А.А., Подольский В.Е. Метод теплофизического контроля для автоматизированной системы научно-технического эксперимента // Термодинамика и теплофизические свойства веществ: Сб. науч. тр. / МЭИ, М.: 1989, №206. - С.68-71.

51.Гаврильев Р.И., Никифоров И.Д. Метод определения теплофизических свойств горного массива без нарушения естественной структуры // Инженерно физический журнал, 1983, Т.45, №1. - С.85-91.

52.Козлов В.П. Двумерные осесимметричные нестационарные задачи теплопроводности. - Минск: Наука и техника, 1986. - 392 с.

53 Липатов Ю.С. Физико-химические основы наполнения полимеров. - М.: Химия, 1991.-264 с.

54.Буравой С.Е. Теория, методы и средства определения теплофизических характеристик материалов холодильной и криогенной техники при комбинированных тепловых воздействиях: Автореф, дис. ... д-ра техн. наук. Сиб., 1996. - 31 с.

55.Козин В.М., Курепин В.В., Олейник Б.Н. Электронные блоки цифровых теплофизических приборов // Изв. вузов. Сер. Приборостроение. 1982, Т. 25, №10. - С. 89-92.

56.Платунов Е.С., Левочкин Ю.В., Козин В.М., Григорьев Ю.В. Цифровой экспресс-измеритель теплофизических свойств веществ // Промышленная теплотехника, 1982, Т. 4, № 1. - С. 51-55.

57.Козин В.М., Курепин В.В. Входные устройства цифровых теплофизических приборов // Изв. вузов. Сер. Приборостроение. 1982, Т.25, №9. - С. 87-91.

58.Рыбаков В.И., Матвеев Ю.А., Филимонов А.Д. Прибор для определения коэффициента тепловой активности пола // Сб. науч. тр. / НИИМосстрой. М.; 1968. Вып. 6. - С. 263-267.

59 Платунов Е.С. Средства измерения теплопроводности и теплоемкости в области средних, низких и криогенных температур // Инженерно-физический журнал, 1987, Т. 53, №6. - С. 987-994.

60. Kv репин В.В., Козин В.М., Левочкин Ю.В. Прибор для теплофизических измерений с прямым отсчетом // Промышленная теплотехника, 1982, Т. 50, №6. - С. 91-97.

61.Козлов В.П., Липовец В.Н., Писарик Г.П. Микропроцессоры, микроЭВМ и их применение в системах автоматизации теплофизических исследований //' Перспективы развития и применения автоматизированной радиоизмерительной аппаратуры в народном хозяйстве: Тез. докл. науч.-техн. конф., Минск, 27-28 февраля. 1985. Минск, 1985. - С. 95-96.

62.Коздоба Л.А., Круковский П.Г. Методы решения обратных задач теплопереноса. - Киев, Наукова думка, 1982. - 358 с.

63.Арсенин В.Я., Тихонов А.Н. Некорректно поставленные задачи // В кн.: Энциклопедия кибернетики, Т. 2, 1975. - С. 76-78.

64.Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. - М.: Наука, 1986. - 288 с.

65.Лаврентьев М.М. О некоторых некорректных задачах математической физики. - Новосибирск: Наука, 1962. - 91 с.

66.Арсенин В.Я., Тихонов À.H. Некорректно поставленных задач способы решения // В кн.: Энциклопедия кибернетики, Т. 2, 1975. - С. 78-80.

67 Химмельблау Д. Анализ процессов статистическими методами. - М.: Мир, 1973. - 960 с.

68 Бек Д.В. и др. Некорректные обратные задачи теплопроводности. - М.: Мир, 1989. -310 с.

69.Пономарев C.B. и др. Методика введения поправок в результаты измерения теплофизических свойств /У Первая научная конференция ТГТУ. Краткие тезисы докладов. Тамбов: Тамб. гос. техн. ун-т, 1994.

70.) линкин Е.И., Бояринов А.Е., Герасимов Б.И. Адаптивная калибровка микропроцессорных аналитических приборов // Вестник ТГТУ, 1995, №1. - С. 35-45.

71.Бояринов А.Е. Разработка импульсных методов и приборов для контроля теплофизических свойств твердых тел. Атореф. дис. ... к.т.н. Тамбов, 1996. - 16 с.

72.Алифанов О.М. Автоматизированный комплекс обработки данных тепловых экспериментов // Тепломассообмен - V. Киев, 1976. С. 44-51.

73.Бацевичус Г.И. Автоматизация исследований процессов тепломассообмена //' Механика VI: Материалы конф. «Развитие технических наук в респ. Использование их результатов». Каунас, 1975.-С. 192-197.

74 Ницютко И .Я., Муллаев Э.Д.-Г. Комплекс аппаратуры для теплотехнических измерений // Проблемы тепло- и массообмена- 77/ ИТМО АН БССР. Минск, 1977. - С. 107-108.

75.Бурак В.В., Тимашов A.A. Программное обеспечение автоматизированной подсистемы управления тепловыми процессами на базе мини-ЭВМ /У Системы автоматизации экспериментальных исследований и технологических процессов на базе мини - и микроЭВМ. Киев, 1978.-С. 14-16.

76.Василевич О.С. Опыт и использование системы автоматической регистрации экспериментальных данных при исследованиях теплообмена // Тепломассообмен - V. Киев ,1976. - С. 38-44.

77.АСУ влажноегно-гепловыми параметрами / Сост. C.B. Мищенко, И.Ф. Бородин. М.: Росагромпромиздат, 1988. - 223 с.

78 Власов В.В., Кулаков М.В., Фесенко А.И. Автоматические устройства для теплофизических измерений твердых материалов / ТИХМ. Тамбов, 1912. 160 с.

79 Автоматизация сбора информации при теплофизическом эксперименте / Г.й. Дульнев, В.Л. Кожемяко, Г.А. Львова, В.З. Фейгельс // Известия вузов. Приборостроение. 1974. Т. XVII, №4. С. 122-129.

80.Кутателадзе С.С. Специальные вопросы алгоритмического обеспечения теплофизического эксперимента // Системы автоматизации научных исследований: Тез. докл. Всесоюз. совещ. Рига, 1975. - С. 196-197.

81.Лукьянов Г.Н. Система автоматизации теплофизических экспериментов И Приборостроение. 1979. № 8. С. 89-91.

82.Мацевитый Ю.М. Разработка и создание аналого-цифрового вычислительного комплекса для решения задачи теплопроводности и термоупругости //' Применение машинных методов для решения инженерных задач теории поля. Киев, 1976. С. 227-232.

83 Руцкий И.Н. Автоматизированная система для научных исследований Н Проблемы тепло - и массообмена-77 / ИТМО АН БССР. Минск, 1977. С. 108-111.

84.Томсонс Я.Я., Полтавец A.A. Об алгоритмическом обеспечении теплофизических экспериментов при решении обратных измерительных задач в условиях различных соотношений сигнал-шум // Структура, технические средства и организация систем автоматизации научных исследований: Материалы X Всесоюз. шк. по автоматизации науч. исслед. Л., 1977. - С. 339-342,

85.Куценко A.B. Этапы развития сети мини- ЭВМ ФИАН // Структура ^технические средства и организация систем автоматизации научных исследований: Материалы X Всесоюз. шк. по автоматизации науч. исслед. Л., 1977. - С. 34-42.

86.Березенко А.И. Микропроцессоры - новая элементная база средств обработки информации // Структура, технические средства и организация систем автоматизации научных исследований: Материалы X Всесоюз. шк. по автоматизации науч. исслед. Л., 1977. - С. 59-63.

87 Ирангишвили И.В. Современное состояние и пути развития микропроцессоров и микро-ЭВМ /У Измерения, контроль, автоматизация. 1977. №1. С.56-65; №2. - С. 55-65.

88.Хибурн Дж., Джулич П. Микро - ЭВМ и микропроцессоры: Пер. с англ. М.: Мир, 1979.-464 с.

89.Якубайтис Э.А., Баумс А.К. Микропроцессорные средства. Достижения

и проблемы // Приборы и системы управления. 1978. № 6. - С. 1-3.

* (

90.Виноградов В.И. Микропроцессоры и информационные системы И Приборы и системы управления. 1978. № 7. С.9-15;№ 8. - С.6-11.

91 Худомясов A.B., Фихман М.И. Аппаратный моделирующий комплекс для микропроцессора К584ИК1 // Измерительные информационные системы: Межвуз. Сб. науч. тр. Новосибирск, 1978. - С. 41-42.

92 Цапенко М.П. Развитие измерительных информационных систем // Приборы и системы управления. 1978. № 8. - С. 4-6.

93 Смирнов В. И. Курс высшей математики: Т. 1. - М.: Наука, 1967. - 480 с. 94.Смирнов В. И. Курс высшей математики: Т. 2. - М.: Наука, 1974. - 656 с.

95 Смирнов В. И. Курс высшей математики: - Т. 3, часть 1. - М.: Наука, 1967. - 324 с.

96 Смирнов В. И. Курс высшей математики: - Т. 3, часть 2. - М.: Наука, 1969. - 672 с.

97 Смирнов В. И. Курс высшей математики: Т. 4. - М.: Наука, 1974. - 336 с.

98.Диткин В.А., Прудников А.П. Интегральные преобразования и операционное исчисление. - М.: Наука, 1974. - 544 с.

99.Протоколы информационно-вычислительных сетей: Справочник / С.Ф. Аничкин, С.А. Белов и др.; Под ред. И.А. Мизина, А.П. Кулешова. - М.: Радио и связь, 1990. - 504 с.

100. Meßrechner ZILA-1000, ZILA Elektronik GmbH, Zella-Mehlis, Germany. 101.0лейник Б.Н. Исследования в области тепловых измерений. - М.:

Наука, 1974.- 142 с.

102 Сергеев О,А,, Мень A.A. Теплофизические свойства полупрозрачных материалов. - М.: Изд-во стандартов, 1974 - 1977. - 28В с.

103.Сергеев O.A. Метрологические основы теплофизических измерений. -М.: Изд-во стандартов, 1972. - 156 с.

104.Гортышов Ю.Ф. и др. Теория и техника теплофизического эксперимента. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 362 с.

105.Короткое В.П., Тайц Д.А. Основы метрологии и теории точности измерительных устройств. - М.: Изд-во стандартов, 1978. - 352 с.

Юб.Бейтмен Г., Эрдейи А. Таблицы интегральных преобразований. Т. 1. -М.: Наука, 1969. - 344 с.

107.Бейтмен Г., Эрдейи А. Таблицы интегральных преобразований. Т. 2. -М.: Наука, 1970. - 328 с.

108 Пономарев C.B., Мищенко C.B. Методы и устройства для измерения эффективных теплофизических характеристик потоков технологических жидкостей. - Тамбов: Тамб. гос. техн. ун-т, 1997. - 249 с.

109.Справочник по пластическим массам // Под ред. Катаева В.М. и др. Том 1. - М.: Химия, 1975. - 448 с.

110.Справочник по пластическим массам // Под ред. Катаева В.М. и др. Том 2.-М.: Химия, 1975. - 568 с.

111 .СНиПП-3-79. Строительные нормы и правила. - М.: Стройиздат, 1982. -40 с.

112 Жариков В.П., Рогов И.В., Овсянников А.О., Майникова Н.Ф. Материалы строительного назначения на основе отходов // Труды молодых ученых и студентов ТГТУ / Тамб. гос. техн. ун-т. - Тамбов, 1997.-С. 241-245.

113 Воробьев Ю.В., Жуков Н.П., Майникова Н.Ф., Муромцев Ю.Л., Рогов й.В. Новые экологически чистые строительные материалы // Вестник '¡rv - 1997, т,2, вып. 1. - С.83-87,

114.Сипайлов В.А Тепловые процессы при шлифовании и управление качеством поверхности. - М.: Машиностроение, 1978. - 167 с.

IJ 5 Якимов A.B. Оптимизация процесса шлифования. - М.: Машиностроение, 1975. - 176 с.

116.Резников А.Н. Теплофизика процессов механической обработки материалов. - М.: Машиностроение, 1981. - 279 с.

117. Абрашкевич Ю.Д., Беликов В.М., Лещов Е.С. Повышение эффективности использования отрезных абразивных кругов. // Станки и инструмент. 1986. №8. - С. 20-21.

118.A.C. СССР № 1726222, МКИ В24Д 3/34. Способ импрегнирования абразивного инструмента на основе корунда / Майникова Н.Ф., Опарин С.М., Воробьев Ю.В., Рощин В.А. - 1992, Бюл. №14.

119.A.C. СССР №1604590, МКИ B24D 3/34. Способ импрегнирования абразивного инструмента на основе корунда / Н.Ф. Майникова, С.М. Опарин, Ю.В. Воробьев, В.А. Рощин. -1990, Бюл. №41.

120.A.C. СССР №1294590, МКИ B29D 3/34 Состав для пропитки шлифовальных кругов / А.Е. Шило, Е.А. Пащенко, К.З. Гордишник и др. - 1987, Бюл. №9.

121.Г.А. Гороховский. Полимеры в технологии обработки металлов. -Киев: Наукова думка, 1975. -224 с.

122.Воробьев Ю.В., Жуков Н.П., Майникова Н.Ф., Рогов И.В. Исследование взаимного влияния динамически контактирующих абразивов, полимеров и металлов на их поверхностное диспергирование //' Вестник ТГТУ. - 1997, т.З, №3. - С.298-305.

123. Разработка макета прибора оперативного контроля качества теплоизоляционных материалов и модернизация 4-х ИВС «Термис». Заключительный отчет. ТИХМ. Руководитель темы Ю.Л. Муромцев. Тема 11/86, № ГР01860042845. Тамбов, 1986. - 70 л.

124.Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Книга 1. - М.: Финансы и статистика, 1986. - 366 с.

125 Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. Книга 2. - М.: Финансы и статистика, 1986. - 351 с.

126.Рогов И.В., Ермохин А.Н., Пудовкин А.П., Жуков Н.П. Микропроцессорный термоанализатор комплекса свойств композиционных полимерных материалов // Труды молодых ученых и студентов 'П Т У / Тамб. гос. техн. vh-t. - Тамбов. 1997. - С. 179-184.

^ 1 ' т/ ✓

127.Рогов И.В., Балашов A.A., Пудовкин А.П., Жуков Н.П. Микропроцессорная система контроля свойств композиционных полимерных материалов // Труды молодых ученых и студентов ТГТУ / Тамб. гос. техн. ун-т. - Тамбов, 1997. - С. 184-189.

j 28.Муромцев Ю.Л., Рогов И.В., Жуков Н.П., Пудовкин А.П. Метод неразрушающего контроля теплофизических свойств композиционных полимерных материалов // Надежность и контроль качества. - 1997, №11. - С.37-44.

129.Жуков Н.П., Муромцев Ю.Л., Пудовкин А.П., Рогов И.В. и др. Метод неразрушающего контроля теплофизических свойств композиционных полимерных материалов // VII Международная научно-техническая конференция «Оптические, радиоволновые, тепловые методы и средства контроля природной среды, материалов и промышленных изделий». Тезисы конференции. - Череповец, 1997. - С. 95-98.

!30.Майникова Н.Ф., Жуков Н.П., Муромцев Ю.Л., Рогов И.В. Исследование санитарно-химических свойств теплоизоляционных материалов // Проблемы химии и химической технологии. Тезисы докладов 4-ой региональной научно-технической конференции. -Тамбов, 1996. - С. 136.

131.Жуков Н.П., Пудовкин А.П., Рогов И.В. и др. Метод, устройство и автоматизированная система неразрушающего контроля теплофизических свойств композитов // Вестник ТГТУ. - 1997, т.З, №4. -С. 406-415.

132 Жуков H.П., Рогов И.В., Майникова Н.Ф., Балашов A.A. Модифицирование абразивного корундового инструмента поверхностно-активными веществами // Вестник ТГТУ, 1998, т.4, №1. - С. 91-97.

133.Ермохин А.Н., Сенкевич А.Ю., Орлов В.В., Рогов И.В. Программно-технический комплекс для создания микропроцессорных приборов неразрушающего контроля теплозащитных свойств материалов // Компьютерная хроника. - 1997, №12. - С. 9-17.

134.Рогов И.В., Балашов C.B., Чурилин A.B., Жуков Н.П. Исследование структурных переходов в политетрафторэтилене // Труды молодых ученых и студентов ТГТУ / Тамб. гос. техн. ун-т. - Тамбов, 1998, вып. 2. - С. 90-93.

135.Жуков Н.П., Рогов И.В., Пудовкин А.П. и др. Метод и автоматизированная система неразрушающего контроля теплофизических свойств полимеров /У Международная научно-техническая конференция «Системные проблемы надежности, математического моделирования и информационных технологий». Тезисы конференции. - Москва-Сочи, 1998 г. - С. 3-5.

136.Сенкевич А.Ю., Орлов В.В., Рогов И.В. Программно-технический комплекс для создания микропроцессорных приборов неразрушающего контроля теплозащитных свойств материалов // Международная научно-техническая конференция «Системные проблемы надежности, математического моделирования и информационных технологий». Тезисы конференции. - Москва-Сочи, 1998 г. - С. 9-17.

137.Овсянников А.О., Балашов A.A., Рогов И.В. и др. Исследование уровня теплообразования при шлифовании // Труды Второй Российской национальной конференции по теплообмену. В 8 томах. Т.8. Тезисы докладов. М.: Издательство МЭИ, 1998. - С. 123-124.

138.Рогов И.В., Балашов A.A., Овсянников А.О. и др. Снижение теплонапряженности процесса шлифования импрегнированием

абразивного инструмента /У Новое в теплофизических свойствах: Тезисы докладов Третьей Международной теплофизической школы. - Тамбов, 1998.-С. 55-56.

139.Жуков Н.П., Муромцев Ю.Л., Рогов И.В. и др. Об одном методе измерения теплофизических свойств полимеров // Сборник научных трудов ТГТУ, часть 1. - Тамбов: Тамб. гос. техн. ун-т, 1998. - С. 107-118.