Приладові системи для вимірювання модулів пружності та коефіцієнта Пуассона конструкційних полімерних та гетерогенних матеріалів

Abstract

У дисертаційні роботі розв’язано комплексну проблему підвищення точності вимірювання параметрів конструкційних полімерних матеріалів для забезпечення функціональності та надійності вузлів і елементів конструкцій промислових апаратів та розроблення приладових систем для вимірювання модулів пружності гетерогенних матеріалів для моніторингу стану технічних об’єктів. Розроблено методологію вимірювання амплітуди резонансних коливань консольно закріпленого полімерного стрижня на звукових частотах, що базується на обробці цифрового зображення, та розроблено інформаційновимірювальну приладову систему з автоматизованим процесом вимірювання модуля пружності. Розроблено концепцію приладової системи на основі імерсійного методу вимірювання швидкостей поширення поздовжньої та поперечної ультразвукових хвиль і коефіцієнтів їх поглинання в конструкційних полімерних та гетерогенних матеріалах для визначення динамічних модулів пружності та коефіцієнта Пуассона. Запропонованаметодика вимірювання швидкості поширення поверхневої хвилі Релея та коефіцієнта її поглинання й розроблена та реалізована приладова система для визначення динамічного коефіцієнта Пуассона полімерних ауксетиків. Запропоновано концепцію приладової системи для вимірювання швидкостей поширення поздовжньої та поперечної ультразвукових хвиль у зразках гетерогенних геоматеріалів за одновісного напруження, прикладеного в різних напрямках поширення ультразвукових хвиль, що дало змогу визначити модулі пружності третього порядку. The dissertation work solves the complex problem of increasing the accuracy of measuring the parameters of structural polymer materials to ensure the functionality and reliability of components and elements of industrial equipment structures and the development of instrumentation systems for measuring the elasti c moduli of heterogeneous materials for monitoring the condition of technical objects. A methodology for measuring the amplitude of resonant vibrations of a cantilevered polymer rod at sound frequencies has been developed, based on digital image processing, and an information and measuring instrument system with an automated process for measuring the elastic modulus has been developed. A concept for an instrumentation system based on the immersion method for measuring the propagation velocities of longitudinal and transverse ultrasonic waves and their absorption coefficients in structural polymer and heterogeneous materials for determining dynamic elastic moduli and Poisson's ratio has been developed.A method for measuring the propagation velocity of a surface Rayleigh wave and its absorption coefficient is proposed, and an instrument system for determining the dynamic Poisson's ratio of polymer auxetics is developed and implemented. The concept of an instrument system for measuring the propagation velocities of longitudinal and transverse ultrasonic waves in samples of heterogeneous geomaterials under uniaxial stress applied in different directions of ultrasonic wave propagation is proposed, which made it possible to determine the third-order elastic moduli.