през. на прослушивание(юниор) Чуприков и Варенцов

ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДОВ ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКОЙ ДИАГНОСТИКИ
ПРИ ИСПЫТАНИИ МАТЕРИАЛОВ НА РАЗРЫВ
Кафедра «Конструирования приборов и установок» НИЯУ МИФИ
Выполняли учащиеся 11 класса лицея 1511 НИЯУ МИФИ:
Варенцов Андрей
Чуприков Александр
Научный руководитель:
Сурин Виталий Иванович, к.н.т., доцент
Конкурс «ЮНИОР» 2014
Введение
В данной работе проводилась разработка
измерительного устройства для
диагностирование состояния материала при
растяжении с помощью электропотенциального
метода, а также проведение эксперимента на
разрывной машине Р-5 с целью получения
данных и дальнейшей их обработки.
Цели работы
• Разработка датчика электрофизической
диагностики;
• Исследование неоднородной деформации;
• Определение значения локальной
деформации при растяжении образца из стали
«АРМКО»;
• Обработка и анализ результатов.
Определения
• Контактная разность потенциалов – разность
потенциалов, возникающая при динамическом
равновесии потоков электронов, установившаяся между
двумя различными материалами при соприкосновении.
• Неоднородная деформация – деформация,
характеризующая напряженное состояния материала,
при котором его ограниченные объемы испытывают
различные напряжения или деформации.
ЭТАПЫ РАБОТЫ
1. Разработка системы коммутации
диагностируемого сигнала
 Разработка схема коммутации.
 Изготовление печатной платы.
 Создание программы для коммутации входного
сигнала в среде Arduino IDE.
Рис 1 Фрагмент кода в среде Arduino IDE
2.Разработка системы позиционирования датчика
 Макетирование печатной платы для управления
шаговым двигателем.
Рис 2 Электронное устройство в сборе
Рис 3 Монтаж электронных компонентов
3.ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ
 Разводка печатной платы в программной
среде Altium Designer;
 Изготовление печатной платы методом
ЛУТ.
Рис 4 Изготовление печатной платы.
Рис 5-6 Сверление отверстий в печатной плате.
МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
• Режим испытаний - растяжение до разрушения;
• Были выбраны образцы из нелегированной стали
«АРМКО»;
• Проведена диагностика стали «АРМКО»
электропотенциальный методом;
• Определение локальной деформации в области
образования шейки.
Рис 7 Начало деформации
образца
Рис 8 Наблюдение образования
шейки
Рис 9 Разрыв образца
ХАРАКТЕРИСТИКИ СТАЛИ
«АРМКО»
Марка:
Классификация :
Сталь электротехническая
нелегированная
Свариваемость:
без ограничений.
Применение:
для применения в магнитных цепях
электрических аппаратов и
приборов
Химический состав в % материала:
C
Si
до 0.035 до 0.3
Mn
до 0.3
S
P
до 0.03 до 0.02
Cu
до 0.3
Механическая часть прибора

Шаговый двигатель с
помощью передачи винтгайка двигает датчик
вдоль исследуемого
образца.
2
1
1) Пошаговый двигатель
2) Винт
Рис 10 модель прибора
Эмм..
 Иглы, являющиеся первичными
преобразователями, поджаты к
образцу для обеспечения надежного
электрического контакта.
1
3
4
1)
2)
3)
4)
2
Корпус установки
Игры
Зажимы
Исследуемый материал
3
Рис 11
4. Проведение экспериментальных работ
Эксперимент проводился на разрывной машине Р-5.
Характеристики Р-5
Характеристика
Значение
Наибольшая создаваемая нагрузка, кН
50
Тип привода
Электромеханический
Диапазон измерения, кН
Диапазон измерения, кН
Рабочий ход активного захвата, мм.
700
Максимальная скорость перемещения
активного захвата, мм/мин.
200
Размеры испытываемых образцов:
диаметры цилиндрических , мм
5-16
Рис 12 Разрывная машина Р-5
4. Проведение экспериментальных работ
Рис 13-15 Проведение экспериментов на разрывной машине Р-5
5. Обработка результатов
•
Полученные данные были обработаны в
программной среде Mathcad при помощи вейвлетпреобразований для выявления общего тренда
сигнала.
• Были построены графики локальной деформации.
Рис 16 Обработанный сигнал КРП при помощи вейвлет-преобразования
Заключение
 Разработано измерительное устройство для
измерения КРП, термо-ЭДС, электро-сопротивления.
 Проведен эксперимент на разрыв материала.
 Определена локальная деформация в области
образования шейки методом КРП.
 Получен график сигнала КРП обработанный при помощи
вейвлет-преобразования.
Возможные перспективы:
o Изучение прочностных, пластических и ползучих свойств
материалов
o Возможность создания новых материалов с наилучшим
качеством
o Для разработки новых конструкций для «ТВЕЛа» и т.д.
Литература
1. Сурин В.И., Евстюхин Н.А. Электрофизические методы
неразрушающего контроля и исследования реакторных материалов.
Учебное пособие. М: МИФИ, 2008, 167 с.
2. Морозов А.А., Сурин В.И., Батухтин Е.А., Зорина Т.Н. Информационное
обеспечение электрофизического метода исследования поверхности
материалов// Информационные технологии в проектировании и
производстве. М.: ФГУП ВИМИ, № 3, 2011г., с. 59-65.
3. Дубков Б.А., Сурин В.И., Бирюков А.П. Методы статистической
обработки
сигналов
для
функциональной
электрофизической
диагностике материалов и изделий// Сборник аннотаций работ 11-я
Курчатовская молодежная научная школа, НИЦ «Курчатовский институт»,
2013 г., с.143-144.
4. http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%97