Экспериментальная оценка напряженно деформированного состояния и внутренней структуры неоднородных образцов при осевом сжатии
Автор: Кирилл Николаевич Акифьев
Соавторы: Большаков П.В., Семенова Е.В., Харин Н.В., Стаценко Е.О., Саченков О.А.
Организация: Казанский федеральный университет, Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева
В работе представлено устройство и метод для определения структуры материала или образцов при одноосном сжатии и представлен способ его использования. Представленное техническое решение предназначено для получения информации о структуре, механических свойствах неоднородных материалов и образцов, при проведении деформирования под действием одноосного сжатия, и сканирования с помощью рентгеновских излучений. Целью работы является реализация методики при нагружении образца и синхронизированном сканировании РКТ, а также методики обработки полученных данных.
Сущностью заявленного технического решения является устройство для определения структуры материала образца при одноосном сжатии. На свободные поверхности исследуемого образца предварительно размещается координатная сетка, над верхней крышкой на шпильки установлены четыре гайки для передачи сжимающего усилия. С помощью разработанного программного комплекса на основе данных компьютерной томографии определяют сетку представительных объемов, для назначенной сетки представительных объемов происходит автоматизированное определение эпюры перемещений. На основе поля перемещений определяют тензор деформаций для каждого представительного объема, далее для каждого объема, с учетом деформированного состояния, на каждом шаге нагружения определяют пористость, тензор структуры и тензор упругих констант. Для нахождения узловых точек сетки на образце на томографии был использован детектор углов Харриса для трехмерного случая. На представленное устройство и метод получен патент на изобретение [1].
Исследовались полимерные образцы различной пористости, с нанесенной на внешнюю поверхность сеткой из медной проволоки толщиной 90 микрон. Отдельно сегментировалась сетка на каждом шаге нагружения, после чего по найденным точкам поля перемещений производилась аппроксимация. По найденным аппроксимирующим функциям восстанавливались перемещения в представительных объемах, определялись тензор деформаций.
Эти действия проводились для каждого шага нагружения [2]. Таким образом, были получены данные о распределение структурных параметров образца, поле перемещений и деформаций.