Способ определения динамического модуля юнга материалов

Способ определения динамического модуля юнга материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОПРБДВЛШНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО МОДУЛЯ ЮНГА МАТЕРИАЛОВ, эаключамхцийся в том, что образец в виде стержня подвешивают в узлах колебаний на нитях к вибС 6возбудителю и вибpoизмepйтeльнo Qr преобразователю , возбуждают резонансные изгибные колебания образца, измеряют резонансную частоту и рассчитывают по ней динамический модуль Юнга, о т л.и чающи . йся тем, что, с целью определения динамического модуля Юнга на нестандартных образцах ис .следуемых материалов и снижения расхода дорогостоящих, материалов, используют составной образец, образованный средним образцом исследуемого материгша и двумя зталонными образцами на концах, длину которых выбирают такой, чтобы узлы изгабных колебаний составного образца лежали в плоскостях соединения эталонных образцов с образцом наследуемого материала, а материал эталонных образцов выбирают из услог вия Su- I-i2l b 0,6, Е„ где Б - динамический модуль Юнга исследуемого материала; § В - динамический модуль Юнга материала эталонного образца . 0 :о

(е ии

СОЮЗ СОВЕТСКИХ ВВЛИОП

РЕСПУБЛИК

Эаю а01Н 3 32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

P р У

Ем - ЕзТ

0 6 .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

llO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3374162/25-28 (22) 05. 01. 82 (46) 23.05 ° 83. Бюл. В 19 (72) A.Â.Ìàsîâêî (71) Институт физики твердого тела и полупроводников АН Белорусской ССР (53) 620.178.311 ° 4(088.8) (5Ь) 1. Коротков В.И, Динамические методы измерения модулей упругости, эЗаводская лаборатория", 1956,22, в 1, с. 98»105.

2. Дж.Ферри. Вязкоупругне свойства полимеров. М., Иэд-во иностр.лит,, 1963, с. 156-158 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО МОДУЛЯ ЮНГА NATEPHMIOB, зак« лючающийся в том, что образец в виде стержня подвешивают в узлах коле-. баний на нитях к вибровоэбудителю. и виброиэмерительному преобразователю, возбуждают резонансные иэгибные колебания образца, измеряют резонансную частоту и рассчитывают по ней динамический модуль Юнга, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью. определения динамического модуля

Юнга на нестандартных образцах ис:следуеьых материалов и снижения рас« хода дорогостоящих материалов, используют составной образец, образованный средним образцом исследуемого материала и двумя эталонными образцами на концах, длину которых выбирают такой, чтобы узлы изгибных колебаний составного образца лежали s плоскостях соединения эта лонных образцов с образцом наследуемого материала, а материал эталонных об аэ ов выби ают из словия где Е, - динамический модуль Юнга исследуемого материала;

Е - динамический модуль Юнга материала эталонного образца.

1019279.

Ем Еэт

0,6с э

Изобретение относится к исследованию упругих констант твердых материалов, а именно к способам опРеделения динамического модуля Юнга.

Известен способ определения пинамического модуля Юнга материалов, 5 заключающийся в возбуждении высокочастотных продольных колебаний стержневой колебательной системы, образованной образцом в виде стержня и соединенными с его торцами пьезо- 10 электрическими возбудителем и приемникОм колебаний, и измерении резонансной частоты (1 ).

Недостатками этого способа являются сложность получения образца и 15 указанных пьезоэлементов с равными резонансными частотами, повышенные требования к качеству их склейки, Относительно узкий температурный диапазон исследования. 20

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения динамического модуля Юнга материалов, заключающийся в том, что образец в виде 25 стержня подвешивают в узлах колебаний на нитях к вибровозбудителю и виброизмерительному преобразователю, возбужДают резонансные изгибные колебания образца, измеряют резонанс- яую частоту и рассчитывают по ней динамический модуль Юнга 2).

Этот способ обеспечивает достаточно высокую точность при определении динамического модуля Юнга на стандартных образцах (стандартными при- нято считать такие образцы, у которых отношение поперечного размера к длине не более 1:10). При использовании же нестандартных образцов значительно увеличивается ошибка 40 определения динамического модуля

Юнга. Кроме того, недостатком известного способа является большой ðàñход подлежащих исследованию дорогостоящих матеРиалов на иэготовле- 45 ние "длинного" стандартного образца °

Целью изобретения является повышение точности определения динамического модуля Юнга на нестандартных образцах исследуемых материалов и снижение расхода дорогостоящих материалов.

Эта цель достигается тем, что сог. ласно способу определения динамического модуля Юнга материалов, заключающемуся в том, что образец в виде стержня подвешивают в узлах колебаний на нитях к вибровозбудителю и виброиэмерительному преобразователю, возбуждают резонансные . 60 изгибные колебания образца, измеряют резонансную частоту и рассчитывают по ней динамический модуль Юнга, используют составной образец, образованный средним образцом исследу- 65 емого материала и двумя эталонными образцами на концах, длину которых выбирают такой, чтобы узлы изгибних колебаний составного образца лежали в плоскостях соединения эталонных образцов с образцом исследуемого материала, а материал эталонHbIx образцов Bb:áèðàIoò иэ условия где Š— динамический модуль Юнга исследуемого материала;

Š— динамический модуль Юнга материала эталонного образца.

Благодаря этому условия возбуждения и регистрации колебаний образца по предложенному способу практически одинаковы со способом 1.? ) при исследовании в последнем стандартных образцов, а ошибка определения динамического модуля Юнга меньше, чем по способу P2) при использовании в последнем нестандартных образцов.

Использование составного образца позволяет изготовить сравнительно короткий образец исследуемого материала и тем самым снизить расход дорогостоящего материала.

На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого способа.

Для определения динамического модуля Юнга используют составной образец в виде стержня (на чертеже изображена форма образца при изгибных колебаниях на основной резонансной частоте), образованный средним образцом 1 исследуемого материала и соединенными с ним (предпочтительно склеиванием) двумя эталонными образцами 2 и 3 того же сечения.

Материал эталонных образцов 2 и 3 вы. бирается из условия где F. динамический модуль Юнга . исследуемого образца;

Š— динамический модуль Юнга материала эталонного о6разца.

Длина К„ эталонных образцов 2 и

3 должна быть такой, чтобы отношение размера поперечного сечения к общей длине Р составного образца было не более 1:10, а узлы изгибных колебаний составного .образца на основной резонансной частоте лежали в плоскостях соединения эталонных образцов 2 и 3 с образцом 1 исследуемого материала.

Составной образец подвешивают в узлах колебаний на тонких нитях 4 и

5.соответственно к вибровозбудителю

1019279

6 и виброиэмерительному преобразователю 7, возбуждают резонансные изгибные колебаний составного образца, измеряют резонансную частоту и рассчитывают по ней и геометрическим параметрам образца динамический

Стандартные образцы

При- Материал мер, 9

Длина 1, Диаметр см Д, см

Модуль Ошибка,%

Юнгу Е, Nt4%

Резонансная частота Ур Гц

0,400 1760

0,400 1420

Ос 485 2261

0,400 1833

10,0

19720

9670

10,0

23840

9,84

9,98

Продолжение таблицы

Составные образцы

Ошнб- Е ч - Е т ка,%

ЭТ

Длина образца 1,см пна Диаметр

Р,см б,см

Резонансная Модуль Юнга частота Р, Гц. Еи, кг мм2

1 9,97 0,400 5,50

2 6,70 0,400 3,70

19270

1702

2 )0,6

1 (0,6

1,5 (0,6

2675

9760

7140

4423

3 6,03 0,485 3,33

3970

4 6,70 0,400 3,70

22150

70,6

Как видно из примеров 2 и 3, предлагаемый способ повышает точность измерения динамического модуля Юнга материалов, у которых величина моду- 45 ля Юнга отличается от модуля Юнга материала эталонных образцов не более чем на 60%.

Иэ таблицы также видно, что на изготовление нестандартных составных 50 образцов расходуется значительно .

Составитель В. Шехтер

Редактор Т. Кугрышева Техред A.Ач Корректор A. Ильин,Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 3750/35 филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Сталь

Латунь

Алюминий

Никель модуль Юнга исследуемог з материала.

Эффективность предлагаемого способа иллюстрируется таблицей данные для составного образца получены при выполнении эталонных образцов из латуни меньше материалов, чем на стандартные образцы.

Достоинством предлагаемого способа является также то, что он предъявляет менее жесткие требования к температурной стабилизации образца исследуемого материала, так как он почти в два раза короче стандартного образца.