Экспериментально-измерительная установка для исследования процессов дефектообразования в тонких образцах перспективных конструкционных материалов
Международная
публикация
ART 85842
Автор:
И.
П. Мирошниченко
И.
П. Мирошниченко Библиографическое описание статьи для цитирования:
Мирошниченко
И.
П. Экспериментально-измерительная установка для исследования процессов дефектообразования в тонких образцах перспективных конструкционных материалов // Научно-методический электронный журнал «Концепт». –
2015. – Т. 13. – С.
4206–4210. – URL:
http://e-koncept.ru/2015/85842.htm.
Аннотация. Статья посвящена результатам разработки экспериментально-измерительной установки для исследования процессов дефектообразования в тонких образцах перспективных конструкционных материалов, позволяющей обеспечить повышение точности результатов на основе модификации конструкции и внедрения новых оптических интерференционных измерительных средств и технологий.
Ключевые слова:
экспериментальная установка, конструкционные материалы, оптические интерференционные средства измерения перемещений
Текст статьи
Мирошниченко Игорь Павлович,кандидат техническихнаук, доцент,заведующий кафедрой «Основы конструирования машин», ФГБОУ ВПО «Донскойгосударственный техническийуниверситет»,г.РостовнаДонуipmir@rambler.ru
Экспериментальноизмерительная установкадля исследования процессов дефектообразованияв тонких образцах перспективныхконструкционных материалов
Аннотация.Статья посвящена результатам разработки экспериментальноизмерительной установки для исследования процессов дефектообразования в тонких образцах перспективныхконструкционных материалов, позволяющей обеспечитьповышение точностирезультатов на основемодификации конструкции и внедрения новых оптических интерференционных измерительных средств и технологий.Ключевые слова: экспериментальнаяустановка, конструкционныематериалы, оптические интерференционные средства измеренияперемещений.
14 мая 2015 года
ДОНСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННОМУ ТЕХНИЧЕСКОМУУНИВЕРСИТЕТУ85 лет
В настоящее время активноесоздание и повсеместное использование новых видов перспективных конструкционных материалов (анизотропных, композиционных, слоистыхи т.п.) приводит к наращиванию разработки новых как расчетных, так и экспериментальных методов и средств для определения физикомеханических характеристик, исследования процессов дефектообразования, контроля качества и диагностикисостояния на всех этапах их жизненного цикла.При этом, актуальнымдля решения целого ряда научных и производственных задач является разработка унифицированных экспериментальноизмерительных установокдля исследования процессов дефектообразования в тонких образцах перспективных конструкционных материаловпри испытаниях на изгиб, объединяющих достоинства современных измерительных средств и технологий.Анализ известных технических решений,например, предложенногов [1],и результатов их эксплуатации показали, что основным недостатком, ограничивающим область их применения, является низкая точность результатов, которая обусловлена тем,что конструкцииизвестных экспериментальных установок(силовые элементы, их взаимное расположение и взаимосвязь в процессе нагружения испытуемого образца) исключают установку измерительныхсредств, кроме дополнительных(навесных), для регистрации параметров процессов дефектообразования, при этом применение отмеченных дополнительныхизмерительныхсредствприводит к усложнению экспериментальных установоки внесению погрешностей в результаты испытаний, снижая их точность. Кроме этого, объединение силовых элементов в жесткую замкнутую конструкцию приводит к появлению значительного количества случайных возмущений (при работе устройства для создания нагрузки, при взаимодействии и деформациях силовых элементов между собой в процессе испытаний и т.д.), чтотакжесущественно снижаетточность результатов испытаний и исключает проведение исследований процессов дефектообразования в тонких образцах из перспективных конструкционных материалов.Разработана экспериментальноизмерительная установка для исследования процессов дефектообразования в тонких образцах перспективных конструкционных материалов при испытаниях на изгиб,позволяющая устранить отмеченный недостаток.В конструкцииустановкиреализованыновые техническиеи технологические решения,описанные в работе [2] изащищенныепатентами Российской Федерации на изобретения [35].На рис. 1 схематично изображена предлагаемая экспериментальноизмерительная установка, на рис. 2 представлен внешний вид ее опытного образца, на рис. 3 и 4 соответственно показанысхема и внешний вид оптического интерференционного измерителя перемещений.
Рис. 1
Рис. 2
Предлагаемая установкасодержит основание 1, имеющее полость 2, в которой размещены гильза 3, выполненная из демпфирующего материала и нагружающее устройство 4 со штоком 5, обеспечивающее перемещение подвижной плиты 6, опоры 7 и 8, установленные на подвижной плите 6, которые снабжены соответственно Побразными ограничителями 9 и 10 продольных и поперечных перемещений испытуемого образца 11, свободно размещенного на опорах 7 и 8, неподвижную плиту 12, установленную на дополнительном основании 13 при помощи стоек 14 и имеющую центральное отверстие 15, центральную опору 16 с полостью 17, в которой размещен пъезопреобразователь 18 системы регистрации акустикоэмиссионных сигналов в образце 11 в процессе испытаний,чувствительный элемент 19 тензометрического измерителя силы, выполненного в виде цилиндрического упругого элемента 20 с фланцами верхним 21 и нижним 22. Верхний фланец 21 скреплен с неподвижной плитой 12 и имеет центральное отверстие 23, соосное отверстию15 в неподвижной плите 12. Нижний фланец 22 с наружной стороны соединен с центральной опорой 16, а с внутренней стороны жестко скреплен одним торцом 24 цилиндрического стержня 25, проходящего через центральные отверстия 23 и 15 соответственно верхнего фланца 21 и неподвижной плиты 12. На другом торце 26 стержня 25 установлен отражатель 27, интерференционного измерителя перемещений, обеспечивающего бесконтактное и высокоточное измерение линейных перемещений при деформации чувствительного элемента 19 и цилиндрического упругого элемента 20 тензометрического измерителя силы под действием нагружающего усилия устройства 4.Оптический интерференционный измеритель перемещений (рис. 3) состоит из лазерного источника оптического излучения 28, оптической системы 29, светоделителя 30, отражателя 27,жестко закрепленного на торце 26 стержня 25, экрана 31 с установленным на нем фотоприемным устройством 32.Особенностью данного измерителя является то, что фотоприемное устройство 32 выполнено в виде прямоугольной матрицы фотоприемников и установлено в плоскости экрана радиально кольцам интерференционной картины 33 в сечении перпендикулярном ребру клина образованного плоскостями светоделителя 30 и отражателя 27 на интервале от края интерференционной картины, противоположного вершине угла между светоделителем 30 и отражателем 27, до центра интерференционной картины, при этом высота матрицы фотоприемников 32 совпадает с прямолинейным участком окружности центрального максимума интерференционной картины, т.е. реализует техническое решение, описанное в [3], чтопозволяетувеличитьдинамическийдиапазон измерителяи повысить точность результатов измерений за счет сниженияискажений, связанных с неоднородностью распределения оптического поля в области интерференционной картины.Все элементы оптической схемы интерференционного измерителя смонтированы на универсальном измерительном основании, исключение составляет только отражатель 27, который жестко который жестко закреплен на торце 26 стержня 25.Принцип действия установки заключатся в следующем.Перед началом проведения испытаний образец 11 свободно размещают на опорах 7 и 8 между Побразными ограничителями 9 и 10, исключающими его продольные и поперечные перемещения.По команде системы управления испытаниями устройство для создания нагрузки 4 обеспечивает при помощи штока 5 подачу подвижной плиты 6с установленными на ней опорами 7 и 8, ограничителями 9 и 10 и испытуемым образцом 11 по направлению к центральной опоре 16.Нагружение испытуемого образца 11 производится с момента контакта его поверхности с центральной опорой 16 и продолжается до момента, определенного целями и задачами испытаний, например, до момента достижения заданного прогиба по месту контакта с центральной опорой 16 и т.п.В процессе нагружения при деформации образца 11 при помощи пъезоэлемента 18осуществляется регистрация акустикоэмиссионных сигналов, характеризующих процессы дефектообразования в образце 11, осевой силы при помощи тензометрического измерителя и осевого перемещения нижнего фланца 22 тензометрического измерителя, при помощи бесконтактного интерференционного измерителя перемещений, который применяется для контроля деформации чувствительного элемента 19 и цилиндрического упругого элемента 20 в процессе испытаний образца 11, а такжедля калибровки тензометрического измерителя при подготовке установки к работе. В некоторых случаях, например, при минимальных изменениях физикомеханических характеристик образцов, по результатам измерений интерференционного измерителя перемещенийможно производить контроль параметров нагружения.Сигналы пъезоэлемента 18, фотоприемного устройства 32 и тензометрического измерителя подаются на усилительнокоммутирующего устройство, включающее и многоканальный аналоговоцифровой преобразователь, а затем передаются в устройство регистрации и обработки информации.
Рис. 3
Рис. 4Целесообразность применения всоставе установки интерференционного измерителя перемещений подтверждается примером исследования тонкогообразца листового композиционного материала(внешний вид в процессе испытаний показанна рис. 5), результаты которого представленные на рис. 6, гдев «единоммасштабе»представлены:кривая 1 –зависимость –изменения нагрузки (силы), приложенной к объекту контроля в процессе испытаний, от времени , зарегистрированнаятензометрическим измерителем силы придеформации его чувствительного элемента 19; кривая 2 –зависимость –интенсивности интерференционного поля зарегистрированной фотоприемным устройством, характеризующая линейное перемещение поверхности отражателя 27 в процессе испытаний от времени , зарегистрированная с использованием описанного интерференционногоизмерителя перемещений;
длина волны оптического излучения (для гелийнеонового лазера типа ЛНГ207Б, 0,63 мкм).
Рис. 5
Сравнительный анализ результатов, приведенных в известных литературных источниках, ипредставленных на рис. 5,позволяет сделать выводо достижении поставленной цели разработки предлагаемой экспериментальноизмерительной установки –повышении точности результатов измерений,а также о расширении функциональных возможностей за счет того, чтоинтерференционный измеритель может быть использован не только для контроля процесса деформации чувствительного элемента 19 и упругого элемента 20 при испытаниях образца 11, но и для калибровки тензометрического измерителя при подготовке установки к работе.Анализ отмеченных результатов, а также результатов опытной эксплуатации предлагаемой установкипозволил сформулировать ряд предложений, позволяющихповысить точность результатов измерений и обеспечить дальнейшее расширение функциональных возможностей установки:1. Для повышения точности результатов измерений фотоприемные устройства необходимо размещать в плоскости экрана в областях интерференционной картины с наиболее высоким контрастом и динамическим диапазоном, определяемыми в соответствии с [3]в кольцах нулевого и первого порядков.
Рис. 6
2. Для регистрации линейных и угловых перемещений в предлагаемой экспериментальноизмерительной установкебез существенных изменений оптической схемы реализуется способ измерения линейных и угловых перемещений поверхностей объектов контроля, предложенный в [4].3. Для регистрации «больших»перемещений (например, при использовании кольцевых тензометрических измерителей силы) схема интерференционногоизмерителяможет быть легко модифицирована путем изменения взаимного положения элементов оптической схемы, которые монтируются на том же измерительном основании (используетсяновый интерференционный метод измерения метод подсвечиванияповерхности объекта контроля лазерным интерферометром [6, 7]), при этом обеспечивается функциональная целостность экспериментальноизмерительной установки.4. Для обеспечениякомплексногоконтролявнутренних влияющих факторов интерференционногоизмерителяперемещений при проведении измеренийнеобходимо использовать новый способ коррекции, предложенный в[8], заключающийся в непрерывной регистрации суммарной интенсивности оптического поля интерференционной картины и на основе анализа ееизменений внесениипоправок в результаты измерений в «в едином масштабе времени», что позволяетповысить точностьрезультатов измерений до 20% в зависимости от амплитуды возмущения и может быть распространено на все виды интерференционных измерительных средств.На основании вышеизложенного, обобщенно можно отметить, что предлагаемая экспериментальноизмерительная установка, сохраняя положительные качества установки[1] и существующих аналогов,позволяет обеспечить повышение точности результатов измерений на основе модификации конструкции и внедрения новых оптических интерференционных измерительных средств и технологий, а также расширить функциональные возможности при проведенииисследований процессов дефектообразования в тонких образцах перспективных конструкционных материалов при испытаниях на изгиб.Описанная экспериментальноизмерительная установка защищена патентом Российской Федерации на изобретение [9].Описанные в статье технические и технологические решения научнообоснованы и уже использованы при решении ряда актуальных научных и производственных задач. Онимогут быть также успешно применены при исследовании акустикоэмиссионных процессов в твердых телахипри контроле качества изготовления новых анизотропных конструкционных материалов в машиностроении, судостроении, авиастроении и т.п.Описанные решенияпрошли апробацию представлялись и экспонировались на XVIIМосковском международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед2014»(Москва, Россия), 42 Международном салоне изобретений «InventionsGeneva2014» (Женева, Швейцария),113 Международном салоне изобретений «ConcoursLepineInternationalParis2014» (Париж, Франция), XVIIIМеждународном салоне изобретательства, исследований и трансфера технологий «INVENTICA2014»(Яссы, Румыния)и 28 Международном фестивале инноваций, знаний и творчества «TeslaFest2014» (НовиСад, Сербия),где получили одобрение специалистов, прошли экспертизу в международных комиссиях и жюри салонови были отмечены:
Золотой медалью салона «Архимед2014»;
Золотой медалью салона «InventionsGeneva2014»;
Серебряноймедальюсалона«Concours Lepine Interntion Pris 2014»;
2 Золотыми медалями салона «INVENTICA2014»;
Золотой медалью фестиваля«TeslaFest2014».
Настоящие разработки частично поддержаны грантом Российского фонда фундаментальных исследований № 130800754.
Ссылки на источники1. Мирошниченко, И.П. Экспериментальная установка для исследования процессов дефектообразования в ленточных высокотемпературных сверхпроводниках / И.П. Мирошниченко, И.А. Паринов, Е.В. Рожков, А.Г. Серкин // Металлург.2006.№ 7.С. 7778.2. Мирошниченко, И.П. Высокоточные оптические средства измерений и их применение в составе мобильных диагностических комплексов / И.П. Мирошниченко // Современные научные исследования. Выпуск 2 Концепт. 2014. ART 55188. URL:http://ekoncept.ru/2014/55188.htm
Гос. рег. Эл № ФС 7749965. ISSN 2304120X.3. Патент 2373492 РФ, МПК G01 B11/00, G01 B21/00. Оптическое устройство для измерения перемещений / И.П. Мирошниченко, И.А. Паринов, Е.В. Рожков, А.Г. Серкин.№ 2007144257/28, заявл. 28.11.2007; опубл. 20.11.2009. Бюл. № 32.4. Патент 2388994 РФ, МПК G01 B11/00, G01 B9/02. Способ измерения линейных и угловых перемещений / И.П. Мирошниченко,А.Г. Серкин, В.П. Сизов.№ 2008141364/28, заявл. 20.10.2008; опубл. 10.05.2010. Бюл. № 13.5.Патент 2407988 РФ, МПК G01 B9/02, G01 B11/02. Оптическое устройство для измерения перемещений / И.П. Мирошниченко, И.А. Паринов, Е.В. Рожков, А.Г. Серкин.№ 2009101829/28, заявл. 20.01.2009; опубл. 27.12.2010. Бюл. № 36.6. Патент 2343402 РФ, МПК G01 B9/00. Оптическое устройство для измерения перемещений поверхностей объектов контроля / В.Е. Алехин, И.П. Мирошниченко, А.Г. Серкин, В.П. Сизов. № 2007110767/28, заявл. 26.03.2007; опубл. 10.01.2009. Бюл. № 1.7. Патент 2512697 РФ, МПК G01 B9/02, G01 B11/00. Оптическое интерференционное устройство для измерения перемещений поверхностей объектов контроля / И.П. Мирошниченко, И.А. Паринов, Е.В. Рожков.№ 2012146058/28, заявл. 29.10.2012; опубл. 10.04.2014. Бюл. № 10.8. Патент 2343403 РФ, МПК G01 B11/00. Способ регистрации перемещений оптическими датчиками / В.Е. Алехин, И.П. Мирошниченко, А.Г. Серкин, В.П. Сизов.№ 2007110769/28, заявл.26.03.2007; опубл. 10.01.2009. Бюл. № 1.9. Патент 2376567 РФ, МПК G01 N3/00. Устройство для испытаний тонких образцов на изгиб / И.П. Мирошниченко, И.А. Паринов, Е.В. Рожков, А.Г. Серкин.№ 2008138430/28, заявл. 29.09.2008; опубл. 20.12.2009.Бюл. № 35.
Экспериментальноизмерительная установкадля исследования процессов дефектообразованияв тонких образцах перспективныхконструкционных материалов
Аннотация.Статья посвящена результатам разработки экспериментальноизмерительной установки для исследования процессов дефектообразования в тонких образцах перспективныхконструкционных материалов, позволяющей обеспечитьповышение точностирезультатов на основемодификации конструкции и внедрения новых оптических интерференционных измерительных средств и технологий.Ключевые слова: экспериментальнаяустановка, конструкционныематериалы, оптические интерференционные средства измеренияперемещений.
14 мая 2015 года
ДОНСКОМУ ГОСУДАРСТВЕННОМУ ТЕХНИЧЕСКОМУУНИВЕРСИТЕТУ85 лет
В настоящее время активноесоздание и повсеместное использование новых видов перспективных конструкционных материалов (анизотропных, композиционных, слоистыхи т.п.) приводит к наращиванию разработки новых как расчетных, так и экспериментальных методов и средств для определения физикомеханических характеристик, исследования процессов дефектообразования, контроля качества и диагностикисостояния на всех этапах их жизненного цикла.При этом, актуальнымдля решения целого ряда научных и производственных задач является разработка унифицированных экспериментальноизмерительных установокдля исследования процессов дефектообразования в тонких образцах перспективных конструкционных материаловпри испытаниях на изгиб, объединяющих достоинства современных измерительных средств и технологий.Анализ известных технических решений,например, предложенногов [1],и результатов их эксплуатации показали, что основным недостатком, ограничивающим область их применения, является низкая точность результатов, которая обусловлена тем,что конструкцииизвестных экспериментальных установок(силовые элементы, их взаимное расположение и взаимосвязь в процессе нагружения испытуемого образца) исключают установку измерительныхсредств, кроме дополнительных(навесных), для регистрации параметров процессов дефектообразования, при этом применение отмеченных дополнительныхизмерительныхсредствприводит к усложнению экспериментальных установоки внесению погрешностей в результаты испытаний, снижая их точность. Кроме этого, объединение силовых элементов в жесткую замкнутую конструкцию приводит к появлению значительного количества случайных возмущений (при работе устройства для создания нагрузки, при взаимодействии и деформациях силовых элементов между собой в процессе испытаний и т.д.), чтотакжесущественно снижаетточность результатов испытаний и исключает проведение исследований процессов дефектообразования в тонких образцах из перспективных конструкционных материалов.Разработана экспериментальноизмерительная установка для исследования процессов дефектообразования в тонких образцах перспективных конструкционных материалов при испытаниях на изгиб,позволяющая устранить отмеченный недостаток.В конструкцииустановкиреализованыновые техническиеи технологические решения,описанные в работе [2] изащищенныепатентами Российской Федерации на изобретения [35].На рис. 1 схематично изображена предлагаемая экспериментальноизмерительная установка, на рис. 2 представлен внешний вид ее опытного образца, на рис. 3 и 4 соответственно показанысхема и внешний вид оптического интерференционного измерителя перемещений.
Рис. 1
Рис. 2
Предлагаемая установкасодержит основание 1, имеющее полость 2, в которой размещены гильза 3, выполненная из демпфирующего материала и нагружающее устройство 4 со штоком 5, обеспечивающее перемещение подвижной плиты 6, опоры 7 и 8, установленные на подвижной плите 6, которые снабжены соответственно Побразными ограничителями 9 и 10 продольных и поперечных перемещений испытуемого образца 11, свободно размещенного на опорах 7 и 8, неподвижную плиту 12, установленную на дополнительном основании 13 при помощи стоек 14 и имеющую центральное отверстие 15, центральную опору 16 с полостью 17, в которой размещен пъезопреобразователь 18 системы регистрации акустикоэмиссионных сигналов в образце 11 в процессе испытаний,чувствительный элемент 19 тензометрического измерителя силы, выполненного в виде цилиндрического упругого элемента 20 с фланцами верхним 21 и нижним 22. Верхний фланец 21 скреплен с неподвижной плитой 12 и имеет центральное отверстие 23, соосное отверстию15 в неподвижной плите 12. Нижний фланец 22 с наружной стороны соединен с центральной опорой 16, а с внутренней стороны жестко скреплен одним торцом 24 цилиндрического стержня 25, проходящего через центральные отверстия 23 и 15 соответственно верхнего фланца 21 и неподвижной плиты 12. На другом торце 26 стержня 25 установлен отражатель 27, интерференционного измерителя перемещений, обеспечивающего бесконтактное и высокоточное измерение линейных перемещений при деформации чувствительного элемента 19 и цилиндрического упругого элемента 20 тензометрического измерителя силы под действием нагружающего усилия устройства 4.Оптический интерференционный измеритель перемещений (рис. 3) состоит из лазерного источника оптического излучения 28, оптической системы 29, светоделителя 30, отражателя 27,жестко закрепленного на торце 26 стержня 25, экрана 31 с установленным на нем фотоприемным устройством 32.Особенностью данного измерителя является то, что фотоприемное устройство 32 выполнено в виде прямоугольной матрицы фотоприемников и установлено в плоскости экрана радиально кольцам интерференционной картины 33 в сечении перпендикулярном ребру клина образованного плоскостями светоделителя 30 и отражателя 27 на интервале от края интерференционной картины, противоположного вершине угла между светоделителем 30 и отражателем 27, до центра интерференционной картины, при этом высота матрицы фотоприемников 32 совпадает с прямолинейным участком окружности центрального максимума интерференционной картины, т.е. реализует техническое решение, описанное в [3], чтопозволяетувеличитьдинамическийдиапазон измерителяи повысить точность результатов измерений за счет сниженияискажений, связанных с неоднородностью распределения оптического поля в области интерференционной картины.Все элементы оптической схемы интерференционного измерителя смонтированы на универсальном измерительном основании, исключение составляет только отражатель 27, который жестко который жестко закреплен на торце 26 стержня 25.Принцип действия установки заключатся в следующем.Перед началом проведения испытаний образец 11 свободно размещают на опорах 7 и 8 между Побразными ограничителями 9 и 10, исключающими его продольные и поперечные перемещения.По команде системы управления испытаниями устройство для создания нагрузки 4 обеспечивает при помощи штока 5 подачу подвижной плиты 6с установленными на ней опорами 7 и 8, ограничителями 9 и 10 и испытуемым образцом 11 по направлению к центральной опоре 16.Нагружение испытуемого образца 11 производится с момента контакта его поверхности с центральной опорой 16 и продолжается до момента, определенного целями и задачами испытаний, например, до момента достижения заданного прогиба по месту контакта с центральной опорой 16 и т.п.В процессе нагружения при деформации образца 11 при помощи пъезоэлемента 18осуществляется регистрация акустикоэмиссионных сигналов, характеризующих процессы дефектообразования в образце 11, осевой силы при помощи тензометрического измерителя и осевого перемещения нижнего фланца 22 тензометрического измерителя, при помощи бесконтактного интерференционного измерителя перемещений, который применяется для контроля деформации чувствительного элемента 19 и цилиндрического упругого элемента 20 в процессе испытаний образца 11, а такжедля калибровки тензометрического измерителя при подготовке установки к работе. В некоторых случаях, например, при минимальных изменениях физикомеханических характеристик образцов, по результатам измерений интерференционного измерителя перемещенийможно производить контроль параметров нагружения.Сигналы пъезоэлемента 18, фотоприемного устройства 32 и тензометрического измерителя подаются на усилительнокоммутирующего устройство, включающее и многоканальный аналоговоцифровой преобразователь, а затем передаются в устройство регистрации и обработки информации.
Рис. 3
Рис. 4Целесообразность применения всоставе установки интерференционного измерителя перемещений подтверждается примером исследования тонкогообразца листового композиционного материала(внешний вид в процессе испытаний показанна рис. 5), результаты которого представленные на рис. 6, гдев «единоммасштабе»представлены:кривая 1 –зависимость –изменения нагрузки (силы), приложенной к объекту контроля в процессе испытаний, от времени , зарегистрированнаятензометрическим измерителем силы придеформации его чувствительного элемента 19; кривая 2 –зависимость –интенсивности интерференционного поля зарегистрированной фотоприемным устройством, характеризующая линейное перемещение поверхности отражателя 27 в процессе испытаний от времени , зарегистрированная с использованием описанного интерференционногоизмерителя перемещений;
длина волны оптического излучения (для гелийнеонового лазера типа ЛНГ207Б, 0,63 мкм).
Рис. 5
Сравнительный анализ результатов, приведенных в известных литературных источниках, ипредставленных на рис. 5,позволяет сделать выводо достижении поставленной цели разработки предлагаемой экспериментальноизмерительной установки –повышении точности результатов измерений,а также о расширении функциональных возможностей за счет того, чтоинтерференционный измеритель может быть использован не только для контроля процесса деформации чувствительного элемента 19 и упругого элемента 20 при испытаниях образца 11, но и для калибровки тензометрического измерителя при подготовке установки к работе.Анализ отмеченных результатов, а также результатов опытной эксплуатации предлагаемой установкипозволил сформулировать ряд предложений, позволяющихповысить точность результатов измерений и обеспечить дальнейшее расширение функциональных возможностей установки:1. Для повышения точности результатов измерений фотоприемные устройства необходимо размещать в плоскости экрана в областях интерференционной картины с наиболее высоким контрастом и динамическим диапазоном, определяемыми в соответствии с [3]в кольцах нулевого и первого порядков.
Рис. 6
2. Для регистрации линейных и угловых перемещений в предлагаемой экспериментальноизмерительной установкебез существенных изменений оптической схемы реализуется способ измерения линейных и угловых перемещений поверхностей объектов контроля, предложенный в [4].3. Для регистрации «больших»перемещений (например, при использовании кольцевых тензометрических измерителей силы) схема интерференционногоизмерителяможет быть легко модифицирована путем изменения взаимного положения элементов оптической схемы, которые монтируются на том же измерительном основании (используетсяновый интерференционный метод измерения метод подсвечиванияповерхности объекта контроля лазерным интерферометром [6, 7]), при этом обеспечивается функциональная целостность экспериментальноизмерительной установки.4. Для обеспечениякомплексногоконтролявнутренних влияющих факторов интерференционногоизмерителяперемещений при проведении измеренийнеобходимо использовать новый способ коррекции, предложенный в[8], заключающийся в непрерывной регистрации суммарной интенсивности оптического поля интерференционной картины и на основе анализа ееизменений внесениипоправок в результаты измерений в «в едином масштабе времени», что позволяетповысить точностьрезультатов измерений до 20% в зависимости от амплитуды возмущения и может быть распространено на все виды интерференционных измерительных средств.На основании вышеизложенного, обобщенно можно отметить, что предлагаемая экспериментальноизмерительная установка, сохраняя положительные качества установки[1] и существующих аналогов,позволяет обеспечить повышение точности результатов измерений на основе модификации конструкции и внедрения новых оптических интерференционных измерительных средств и технологий, а также расширить функциональные возможности при проведенииисследований процессов дефектообразования в тонких образцах перспективных конструкционных материалов при испытаниях на изгиб.Описанная экспериментальноизмерительная установка защищена патентом Российской Федерации на изобретение [9].Описанные в статье технические и технологические решения научнообоснованы и уже использованы при решении ряда актуальных научных и производственных задач. Онимогут быть также успешно применены при исследовании акустикоэмиссионных процессов в твердых телахипри контроле качества изготовления новых анизотропных конструкционных материалов в машиностроении, судостроении, авиастроении и т.п.Описанные решенияпрошли апробацию представлялись и экспонировались на XVIIМосковском международном салоне изобретений и инновационных технологий «Архимед2014»(Москва, Россия), 42 Международном салоне изобретений «InventionsGeneva2014» (Женева, Швейцария),113 Международном салоне изобретений «ConcoursLepineInternationalParis2014» (Париж, Франция), XVIIIМеждународном салоне изобретательства, исследований и трансфера технологий «INVENTICA2014»(Яссы, Румыния)и 28 Международном фестивале инноваций, знаний и творчества «TeslaFest2014» (НовиСад, Сербия),где получили одобрение специалистов, прошли экспертизу в международных комиссиях и жюри салонови были отмечены:
Золотой медалью салона «Архимед2014»;
Золотой медалью салона «InventionsGeneva2014»;
Серебряноймедальюсалона«Concours Lepine Interntion Pris 2014»;
2 Золотыми медалями салона «INVENTICA2014»;
Золотой медалью фестиваля«TeslaFest2014».
Настоящие разработки частично поддержаны грантом Российского фонда фундаментальных исследований № 130800754.
Ссылки на источники1. Мирошниченко, И.П. Экспериментальная установка для исследования процессов дефектообразования в ленточных высокотемпературных сверхпроводниках / И.П. Мирошниченко, И.А. Паринов, Е.В. Рожков, А.Г. Серкин // Металлург.2006.№ 7.С. 7778.2. Мирошниченко, И.П. Высокоточные оптические средства измерений и их применение в составе мобильных диагностических комплексов / И.П. Мирошниченко // Современные научные исследования. Выпуск 2 Концепт. 2014. ART 55188. URL:http://ekoncept.ru/2014/55188.htm
Гос. рег. Эл № ФС 7749965. ISSN 2304120X.3. Патент 2373492 РФ, МПК G01 B11/00, G01 B21/00. Оптическое устройство для измерения перемещений / И.П. Мирошниченко, И.А. Паринов, Е.В. Рожков, А.Г. Серкин.№ 2007144257/28, заявл. 28.11.2007; опубл. 20.11.2009. Бюл. № 32.4. Патент 2388994 РФ, МПК G01 B11/00, G01 B9/02. Способ измерения линейных и угловых перемещений / И.П. Мирошниченко,А.Г. Серкин, В.П. Сизов.№ 2008141364/28, заявл. 20.10.2008; опубл. 10.05.2010. Бюл. № 13.5.Патент 2407988 РФ, МПК G01 B9/02, G01 B11/02. Оптическое устройство для измерения перемещений / И.П. Мирошниченко, И.А. Паринов, Е.В. Рожков, А.Г. Серкин.№ 2009101829/28, заявл. 20.01.2009; опубл. 27.12.2010. Бюл. № 36.6. Патент 2343402 РФ, МПК G01 B9/00. Оптическое устройство для измерения перемещений поверхностей объектов контроля / В.Е. Алехин, И.П. Мирошниченко, А.Г. Серкин, В.П. Сизов. № 2007110767/28, заявл. 26.03.2007; опубл. 10.01.2009. Бюл. № 1.7. Патент 2512697 РФ, МПК G01 B9/02, G01 B11/00. Оптическое интерференционное устройство для измерения перемещений поверхностей объектов контроля / И.П. Мирошниченко, И.А. Паринов, Е.В. Рожков.№ 2012146058/28, заявл. 29.10.2012; опубл. 10.04.2014. Бюл. № 10.8. Патент 2343403 РФ, МПК G01 B11/00. Способ регистрации перемещений оптическими датчиками / В.Е. Алехин, И.П. Мирошниченко, А.Г. Серкин, В.П. Сизов.№ 2007110769/28, заявл.26.03.2007; опубл. 10.01.2009. Бюл. № 1.9. Патент 2376567 РФ, МПК G01 N3/00. Устройство для испытаний тонких образцов на изгиб / И.П. Мирошниченко, И.А. Паринов, Е.В. Рожков, А.Г. Серкин.№ 2008138430/28, заявл. 29.09.2008; опубл. 20.12.2009.Бюл. № 35.
