Применение численного моделирования при построении градуировочной характеристики измерителя высокотемпературных деформаций


Авторы

Миронихин А. Н.

Компания «Композит», ул. Пионерская, 4, Королёв, Московская область, 141070, Россия

e-mail: oismp@kompozit-mv.ru

Аннотация

Рассматривается конструкция спроектированного ранее автором измерителя высокотемпера-турных деформаций, предназначенного для регистрации продольной деформации образцов при проведении термомеханических испытаний на одноосное растяжение или сжатие в диапазоне температур от 20 °С до 2500 °С. Целью работы является уточнение и коррекция построенной математической модели, описывающей функционирование измерителя деформаций, с после-дующим нахождением с помощью численного моделирования градуировочной характеристики устройства для всего диапазона рабочих температур. Исследуются распределение температу-ры и напряженно-деформированное состояние щупа-удлинителя, являющегося наиболее теп-лонагруженным элементом конструкции и изготовленного из углерод-углеродного композици-онного материала. При выполнении расчетов учитываются неполнота данных о параметрах теплообмена щупов-удлинителей с окружающей средой, особенности физико-механического поведения материала щупов-удлинителей, в частности, зависимости физико-механических свойств от температуры и разномодульность. Полученные результаты вычислений позволяют оценить изменения размеров и изгибной податливости щупов-удлинителей при высоких темпе-ратурах, неучет которых в общем случае может приводить к возникновению дополнительных систематических погрешностей измерения деформаций. Виртуально построенная градуиро-вочная характеристика измерителя высокотемпературных деформаций может быть использо-вана при проведении реальных физических измерений.

Ключевые слова:

измеритель высокотемпературных деформаций, градуировка датчика деформаций, углерод-углеродный композиционный материал, изгибная податливость неоднородной балки, разномодульность

Список источников

  1. Бакулин А.А., Магнитский И.В., Пономарев К.А. и др. Определение упругих свойств углерод-угле-родных композиционных материалов с пространственными схемами армирования // Конструкции из композици-онных материалов. 2015. № 2. С. 46–51.
  2. Пономарев К.А. Расчетно-экспериментальный метод определения эффективных характеристик упругости углеродных композиционных материалов при нор-мальной и высоких температурах // Конструкции из композиционных материалов. 2017. № 2. С. 62–67.
  3. Вильдеман В.Э., Третьяков М.П., Третьякова Т.В. и др. Экспериментальные исследования свойств материа-лов при сложных термомеханических воздействиях. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012. 204 с.
  4. Guo X., Liang J., Tang Z et al. High-temperature digital im-age correlation method for full-field deformation meas-urement captured with filters at 2600 ºC using spraying to form speckle patterns // Optical Engineering. 2014. Vol. 53. № 6. pp.1–12. DOI: 10.1117/1.OE.53.6. 063101
  5. Song J., Yang J., Liu F. et al. Ultra-high temperature me-chanical property test of C/C composites by a digital im-age correlation method based on an active laser illumina-tion and background radiation suppressing method with multi-step filtering // Applied Optics. 2019. Vol. 58, № 24. pp. 6569-6580. DOI: 10.1364/AO.58.0 06569
  6. Дзюба В.С., Оксиюк С.В. Исследование прочности уг-лерод-углеродных композиционных материалов в условиях температур 293…3300 К при высокоскорост-ном нагреве // Проблемы прочности. 2005. № 1. С. 136–143.
  7. Мостовой Г.Е., Карпов А.П. Особенности механических испытаний углеродных и углерод-углеродных компо-зиционных материалов при температурах до 3000 ºC // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2017. Т. 83. № 5. С. 56–61.
  8. Takahashi J., Kemmochi K., Watanabe J. et al. Develop-ment of ultra-high temperature testing equipment and some mechanical and thermal properties of advanced carbon/carbon composites // Advanced Composite Ma-terials. 1995. Vol. 5, № 1. pp. 73–86. DOI: 10.1163/156855195X00131
  9. Миронихин А.Н. Математическое моделирование и оптимизация измерителя деформаций образцов при одноосных испытаниях на растяжение или сжатие в диапазоне температур от 20 °С до 2500 °С // Сборник трудов 14-й Всероссийской научной конференции с международным участием им. И.Ф. Образцова и Ю.Г. Яновского «Механика композиционных материалов и конструкций, сложных и гетерогенных сред», Москва, 23–25 октября 2024. М.: ООО «СамПолиграфист», 2024. С. 121–130. DOI: 10.33113/conf.mkmk.ras.2024.14
  10. Белов Н.В., Вагин В.П., Дворецкий А.Э. и др. Установка для механических испытаний композиционных мате-риалов при высоких температурах // Материалы X Всероссийской конференции «Новые технологии», Миасс, 15–17 октября 2013. Т. 2. М.: Издательство РАН, 2013. С. 45–51.
  11. Самарский А.А., Гулин А.В. Численные методы. М.: Наука, 1989. 432 с.
  12. Соседов В.П. Свойства конструкционных материалов на основе углерода: Справочник. М.: Металлургия, 1975. 336 с.
  13. Амбарцумян С.А. Разномодульная теория упругости. М.: Наука, 1982. 320 с.

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 2018-2026