Методы теплофизических измерений позволяют установить величину теплофизических свойств материала при температурах, существенно превышающих верхний предел реакции термического разложения связующего и, что особенно важно, в условиях динамического нагрева с высоким темпом изменения температур. Фактически результаты расчетов позволяют установить такие теплофизические характеристики композиционных материалов, которые применимы в широком интервале внешних параметров и являются своего рода «коэффициентами согласования» различных экспериментов. Причем необходимость рассчитывать характеристики материалов наблюдается не только в области композиционных материалов, но также в области материалов, используемых для производства входных дверей. Современные металлические двери мдф обладают уникальными характеристиками, как с точки зрения качества, практичности, так и с точки зрения внешнего вида. Дальнейшим развитием метода тонкого калориметра является определение теплофизических свойств материала по данным измерений температуры внутри разрушающегося теплозащитного покрытия с помощью термопар. Путем выбора зависимости Я^Г) или задания ее кусочно-постоянной аппроксимации добиваются максимального соответствия расчетной и измеренной температур в каждой внутренней точке покрытия.
Если принять в качестве граничного условия показания термопары, а сравнение проводить по температурам, то не представляет большого труда найти некое постоянное значение справедливое в интервале. Повышая затем максимальную температуру диапазона и проводя сравнение расчетных и эксперимент тальных значений находим постоянное значение, отвечающее интервалу температур, которое вместе с ранее выбранным обеспечит наименьшую погрешность расчета. Таким образом, на каждом этапе решается задача оптимизации одному постоянному параметру, тогда как все другие уровни кусочно-постоянной аппроксимации коэффициента теплопроводности либо не требуются совсем, либо уже определены на предыдущих этапах решения. Подробности методики расчета, а также иллюстративные примеры приведены в работе. Особый интерес представляют такие режимы прогрева и разрушение теплозащитных материалов, в которых температурный профиль в теле удается связать с производной от температуры по времени в данной точке. Таких режимов два: автомодельный и квазистационарный. Предпосылкой для их установления служат два общих условия:
— все физико-химические превращения внутри материала происходят при постоянных во времени температурах или внутри фиксированных температурных зон;
— температура внешней, нагреваемой поверхности не изменяется во времени.
Кроме того, накладываются ограничения и на характер поверхности разрушения. При квазистационарном режиме прогрева скорости перемещения поверхности должна сохраняться постоянной, тогда как при автомодельном поверхностный унос должен либо отсутствовать совсем, либо его скорость должна быть обратно пропорциональной корню квадратному из времени.
26 августа 2012
