Способ определения модуля упругости материалов

Способ определения модуля упругости материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

««

РЕСПУБЛИК зя а 01 N 3/32 где лЬ,9,Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫЛ ИЙ.(21) 3424393/25-28 (2 1 16.04.82 (46) 15.08.83. Бюл. и 30 (72) В. М. Баранов, А. H. Быков и А. Б. Шубин (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени инженерно-физический институт (53) 620. 178.3 (088.8) (56) 1. Малкин А.Я., Аскадский A.À., Коврига 8.8. Методы измерения меха. нических свойств полимер в. M., "Химия", 1978, с. 157-161.

2. Ерыхов Б.П, Докучаев 8;В., Кричевский И. Е. Определение динамического модуля сдвига тонких ленточных образцов,"Заводская лаборатория11, 1972, М 9, с. 1124-1126. (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ

УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что.возбуждают крутильные колебания системы образец - инерционная масса путем поворота инерционной

-массы из положения-равновесия и последующего ее освобождения и измеряют

; период гармонических колебаний, о т,л и ч а ю шийся тем, что, с целью

su„„èèûè А определения модуля нормальной упругости пленочных материалов на низких частотах, инерционную массу поворачивают на такой угол, при котором колебания системы в переходном процессе будут негармоническими, измеряют период негармонических колебаний, а модуль Е нормальной упругости вычисляют по формуле

46oeg тE — — -. 4 то величина инерционной массы, ускорение свободного паде-, Е ния, ширина, длина, толщина образца соответственно, «С: начальный угол поворота инерционной массы, период негармонических колебаний, соответствующий начальному углу о поворота инерционной массы; период гармонических коле-. баний.

1 1035

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств твердых материалов, а именно к способам определения модуля упругости, и может быть использовано для определения динамических модулей упругости материалов в виде тонких пленок и фольг.

Известен способ определения модуля упругости материалов, заключаю- >0 щийся в том, что в составном образце, один из слоев которого выполнен из жесткого материала с низкими потерями, а два других - из исследуемого материала, возбуждают изгибные 15 резонансные колебания, измеряют резонансную частоту составного образца. и резонансную частоту колебаний пласти" ны только из жесткого материала, и по их отношению вычисляют искомую 20 характеристику 1 1)

Однако указанный способ реализуется в диапазоне частот от 10 до т

10 Гц и с его помощью нельзя проводить измерения на низких частотах 25 (доли Гц). Кроме того, изготовление составного образца существенно усложняет способ.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является 50 способ определения модуля упругости. материалов, заключающийся в том, что возбуждают крутильные колебания системы образец — инерционная масса путем поворота инеРционной массы из 35 положения равновесия на небольшой угол и последующего его освобождения и измеряют период гармонических колебаний, по которому вычисляют модуль упругости материалов 1 2) . 40

Недостатком этого способа является то, что он, будучи предназначен для определения модуля сдвига, не может быть использован для определения модуля нормальной упругости материалов 45 в виде тонких пленок и фольг,поскольку частота гармонических колебаний системы практически не зависит от характеристик упругости исследуемого материала. 50

Цель изобретения - определенимодуля нормальной упругости пленоч- ных материалов на низких частотах.

Поставленная цель достигается тем, что в способе определения иоду- 55 ля упругости материалов, заключающемся в том, что возбуждаются крутильные колебания системы образец - инерци463 онная масса путем поворота инерционной массы из положения равновесия и последующего ее освобождения и,измеряют период гармонических колебаний, инерционную массу поворачивают на такай угол, при котором колебания системы в переходном процессе будут негармоническими, измеряют период негармонических колебаний, а модуль

Е нормальной упругости. вычисляют по формуле

<60 9 8 1о

9 Ь ЬЯ где И - величина инерционной массы, (- ускорение свободного падения", b,0,$ †.ширина, длина.и толщина образца соответственно, 1 - начальный угол поворота инерционной массы, 7. - период негармонических колебаний, соответствующий углу оповорота инерционной массы, То - период гармонических колебаний.

Благодаря тому, что в системе возбуждают негармонические колебания, период которых зависит от модуля нормальной упругости образца можно определить модуль нормальной упругости путем измерения периода негармонических колебаний.

Способ определения модуля упругости материалов осуществляется следующим образом.

Образец исследуемого материала в форме полоски неподвижно закрепляют верхним концом, а к нижнему - присоединяют инерционную массу. Инерционную массу поворачивают от положения равновесия на такой угол, при котором после ее освобождения в системе образец - инерционная масса возникают негармонические крутильные колебания

Начальный угол поворота, определяется свойствами материала и составляет обычно 4Х Негармонические колеЯ. бания в процессе затухания переходят в гармонические с постоянным периодом колебаний. Регистрация колебаний системы образец - инерционная масса осуществляется различными способами, например, с помо@ью индукционного датчика, состоящего иэ небольшого магнита, укрепленного на образце,. и неподвижной катушки, в которой при

10-35463

Составитель В : Пастушин

Редактор И. Касарда Техред Т.Иаточка Корректор В. Гирняк

Заказ 5818/43 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент ", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 колебаниях ооразца наводится переменная ЗДС, частота которой равна частоте колебаний системы. Сигнал регистрируется самопиШущим. прибором, с помощьЮ которого записывается кривая затухающих колебаний, по которой определяют периоды негармонических и гармонических колебаний. Модуль нормальной упругости вычисляют по формуле 10

1ЕОФФЕ Т

9 где 1т1 - величина инерционной массы, y — ускорение свободного па- 15 дения;

Q 9 Q - ширине, длина и толщина образца соответственно, 4 (- начальный угол поворота инерционной массы, Т - период негармонических колебаний, соответствующий начальному углу Ус поворота инерционной массы, т„ - период гармонических колебаний.

Использование предлагаемого способа позволяет определить модуль нормальной упругости тонкопленочных материалов в диапазоне О, 1-2 Гц, что расширяет низкочастотную область исследований, которые особенно важ- . ны в области физики полимерных материалов, механические свойства которых в большой степени зависят от частоты измерения.