Проведена метрологическая оценка погрешностей и их характеристик при определении температурно-временных характеристик структурных превращений в ПМ разработанной ИС по предложенному методу. Показано, что разработанная ИС, реализующая новый метод НК, обеспечивает достаточную точность определения Тп.
Рис. 10. Термограммы, зафиксированные на изделии из ПТФЭ: 1 - в центре нагревателя; 2, 3, 4 - на расстояниях 7, 8, 9 мм
На рис. 10 представлены экспериментальные термограммы, снятые на изделии из ПТФЭ в центре нагревателя (1) и на расстояниях 7, 8, 9 мм от центра (2, 3, 4). Условия проведения опыта: Тн = 12 С; = 0,2 с; Rпл = 4 мм; W = 1,13 Вт. По уравнению (20) с учетом значений ТФС, геометрических и режимных параметров опыта, полученных значений i для термограмм 1 - 3 (рис. 10) найдены законы движения границ первого (Тп1 = 19,6 С, Qп1 = 0,0425) и второго (Тп2 = 30 С, Qп2 = 0,1005) переходов в ПТФЭ:
(25)
(26)
На рис. 11 представлены графики зависимостей (25) и (26), на которых точками показаны значения Foп = Fo - Foнп, соответствующие экспериментальным значениям п = - нп, полученным для координаты r = 9 мм по термограмме 4 (рис. 10).
Рис. 11. Зависимости: 1 - zп1 = f (Foп), 2 - zп2 = f (Foп)
Таким образом, предложенная математическая модель позволяет реализовать на практике метод неразрушающего определения закона движения границы фазового перехода в ПМ.
В Приложениях приведены документы, подтверждающие использование и внедрение результатов работы.
Заключение
1. Выполнен анализ перспективных методов и средств неразрушающего ТА, реализация которых совместно с методами, предложенными автором, позволила создать ИС для комплексного неразрушающего теплофизического исследования структурных переходов в ПМ.
2. Предложена математическая модель, теоретически исследован и реализован на практике тепловой метод неразрушающего определения законов движения границ ФП в полимерных материалах.
3. Предложена методика НК температурных характеристик структурных переходов (фазовых и релаксационных) в ПМ по изменениям скоростей нагрева и остывания, определяемых с экспериментальных термограмм, зафиксированных на объектах исследования.
Регистрация первой производной по времени от температуры, выражающей скорость (V *) изменения этой величины на кривых температурных зависимостей от времени, реализуемая ИС согласно методу, разработанному автором, позволяет осуществлять НК температур структурных переходов в ПМ без дополнительной калибровки ИС.
Обозначения
а - температуропроводность; с - теплоемкость; q - плотность теплового потока; Qп и п -теплота фазового перехода в размерном и безразмерном представлениях; R - радиус сферического нагревателя; Rпл - радиус плоского нагревателя; r и - координата в размерном и безразмерном представлениях; T и - избыточная температура в размерном и безразмерном представлениях; T * - температура изделия; Ts - температура середины интервала; V* - скорость изменения температуры; W - мощность на нагревателе; к, m, p0i, p1i, p2i, p3i - коэффициенты; - временной интервал измерения температуры; ф и Fo - время в размерном и безразмерном представлениях; фнп и Foнп - время возникновения фазового перехода в размерном и безразмерном представлениях, ; ст - квазистационарная температура; - теплопроводность; *, а*, с*, * - текущие значения теплопроводности, температуропроводности, теплоемкости и тепловой активности по методам [1, 2].
Основное содержание диссертации изложено в следующих работах
1. Пат. 2287152. РФ, G 01 N 25/18. Способ неразрушающего определения теплофизических свойств твердых материалов / Жуков Н.П., Майникова Н.Ф., Муромцев Ю.Л., Чех А.С., Никулин С.С. - № 2005114237/28 ; заявл. 11.05.2005 ; опубл. 10.11.2006, Бюл № 31.
2. Свидетельство об официальной регистрации программы. - №2006612383. Построение термограмм в методе неразрушающего теплофизического контроля / Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова, И.В. Рогов С.С. Никулин.
3. Неразрушающий теплофизический метод контроля качества импрегнированного абразивного инструмента / Н.Ф. Майникова, Н.П. Жуков, А.В. Чурилин, С.С. Никулин // Труды II Междунар. науч. конф. : в 4 ч. - Новочеркасск, 2001. - Ч. 1. - С. 47 - 48.
4. Никулин С.С. Неразрушающий теплофизический метод контроля структурных превращений в полимерных материалах / С.С. Никулин, Н.Ф. Майникова, А.А. Балашов // Труды II Междунар. науч. конф.: в 4 ч. - Новочеркасск, 2001. - Ч. 1. - С. 49 - 51.
5. Использование компьютерной системы для исследования структурных превращений в полимерных материалах / Н.Ф. Майникова, Н.П. Жуков, А.С. Чех, С.С. Никулин // Труды II Междунар. науч. конф.: в 4 ч. - Новочеркасск, 2001. - Ч. 3. - С. 37 - 39.
6. Майникова, Н.Ф. Распределение температурного поля в полуограниченном теле от источника тепла постоянной мощности / Н.Ф. Майникова, С.С. Никулин // Труды III Рос. нац. конф. по теплообмену. - М., 2002. - Т. 7. - С. 181 - 183.
7. Метод контроля структурных превращений в полимерах. Этап имитационного исследования / А.А. Балашов, С.С. Никулин, А.С. Чех, Н.Ф. Майникова // Труды ТГТУ: сб. науч. ст. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. Вып. 11. С. 121 126.
8. Исследование температурных зависимостей теплофизических характерис-тик полимерных материалов / Н.П. Жуков, С.В. Балашов, А.В. Чурилин, С.С. Никулин // VII науч. конф. ТГТУ: сб. науч. ст.- Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2002. - С. 54 - 55.
9. Никулин, С.С. Неразрушающий контроль релаксационных процессов в полимерах / С.С. Никулин, Н.Ф. Майникова // IX науч. конф. ТГТУ: сб. науч. ст. -Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. - С. 103 - 104.
10. Никулин, С.С. Методика теплофизического контроля полимерных материалов / С.С. Никулин, Н.Ф. Майникова, А.С. Чех // Труды V Междунар. теплофизической школы. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2004. - Ч. 1. - С. 255 - 257.
11. Программно-аппаратные средства измерительно-вычислительной системы теплофизического контроля / Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова, Ю.Л. Муромцев, С.С. Никулин // Труды VII Междунар. конф. «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения». Кн. «Приборостроение». - М., 2004. - С. 53 - 56.
12. Статистическая обработка результатов неразрушающего контроля теплофизических свойств полимеров / Н.Ф. Майникова, А.А. Балашов, С.С. Никулин; ТГТУ. - Тамбов, 2004. - 21 с. - Деп. в ВИНИТИ (Москва), № 657-В2004, БУ № 6, 2004.
13. Статистическая обработка результатов неразрушающего контроля температурно-временных характеристик структурных превращений в полимерах / Н.Ф. Майникова, А.А. Балашов, С.С. Никулин; ТГТУ. - Тамбов, 2004. - 14 с. - Деп. в ВИНИТИ (Москва), № 658-В2004, БУ № 6, 2004.
14. Никулин, С.С. Метод контроля релаксационных переходов в полимерных материалах / Н.Ф. Майникова, С.С. Никулин // Труды X науч. конф. ТГТУ : сб. науч. ст. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. - С. 189 - 190.
15. Метод неразрушающего контроля релаксационных переходов в полимерных материалах / Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова, А.С. Чех, С.С. Никулин // Труды ТГТУ : сб. науч. ст. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2005. - Вып. 17. С. 155 160.
16. Майникова Н.Ф. Метод неразрушающего контроля структурных переходов в полимерах / Н.Ф. Майникова, С.С. Никулин // Труды XI Рос. конф. по теплофизическим свойствам веществ. - СПб., 2005. - С. 64.
17. Моделирование температурных полей при неразрушающем теплофизическом контроле / Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова, А.С. Чех, С.С. Никулин // Труды XI науч. конф. ТГТУ : в 2 ч. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. - Ч. 1. - С. 156 - 160.
18.¦Определение условий адекватности модели распределения тепла в плоском полупространстве реальному процессу при теплофизическом контроле / Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова, А.А. Балашов, С.С. Никулин // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2006. - Т. 12, № 3. - С. 610 - 616.
19. Майникова, Н.Ф. Устройство для экспресс-контроля качества изделий из полимерных материалов / Н.Ф. Майникова, С.С. Никулин // Проблемы экономики и менеджмента качества : материалы междунар. шк. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2006. - С. 270 - 271.
20. Майникова, Н.Ф. Многомодельный подход к разработке метода неразрушающего контроля структурных превращений в полимерах / Н.Ф. Майникова, Ю.Л. Муромцев, С.С. Никулин // Труды IX Междунар. конф. «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения». Кн. «Приборостроение». - М., 2006. - С. 137 - 141.
21. Жуков, Н.П. Метод неразрушающего теплофизического контроля структурных превращений в полимерных материалах/ Н.П. Жуков, Н.Ф. Майникова, С.С. Никулин // Научные труды IX Междунар. конф. «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения». Кн. «Приборостроение». - М., 2006. - С. 67 - 71.
22.¦Моделирование теплопереноса в методе неразрушающего теплофизического контроля. Ч. 1. Стадия нагрева / Н.Ф. Майникова, Н.П. Жуков, А.С. Чех, С.С. Никулин // Вестник Тамбовского государственного технического университета. - 2007. - Т. 13, № 1А. - С. 39 - 45.
23. Информационно-измерительная система для неразрушающего теплофизического контроля / С.С. Никулин, Д.Г. Бородавкин, И.В. Рогов, Н.Ф. Майникова // Труды ТГТУ: сб. науч. ст. - Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2007. Вып. 20. С. 174 178.
24. Майникова, Н.Ф. Определение закона движения границы фазового перехода в теле из полимерного материала при неразрушающем контроле / Н.Ф. Майникова, И.В. Рогов, С.С. Никулин // Труды XVI школы-семинара под рук. акад. РАН А.И. Леонтьева. - СПб., 2007 (в печати).