Способ определения модуля упругости материала

Способ определения модуля упругости материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения модуля упругости материала. Цель изобретения - повышение точности определения модуля упругости. Используют образец в виде стержня из исследуемого материала и дополнительный образец, имеющий одинаковые размеры с исследуемым образцом и изготовленный из материала, модуль упругости Ео которого известен Определяют по результатам испытания дополнительного образца параметр г,учитывающий краевые условия на концах стержня при его нагружении, используя соотношение V .тг2Ес1 l/C.t Kp) . где Р ,кр-усилие потери устойчивости дополнительного образца, Ги I -длина и минимальный момент инерции поперечного се«ения образцов Рабочую длину Рр исследуемого образца выбирают из условия fp Vreopf-rc2 Eol/Опц F/где г/пц-предел пропорциональности исследуемого материала , F - площадь поперечного сечения образцов. Нагружают исследуемый образец до потери устойчивости, определяют усилие снятия Ркр и с учетом постоянства значения параметра v определяют модуль упругости исследуемого материала. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ сОциАлистическиХ

РЕСПУБЛИК (stis G 01 N 3/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4827441/28 (22) 21,05.90 (46) 30,08.92. Бюл, ¹ 32 (71) Научно-производственное объединение

"Всесоюзный институт авиационных материалов" (72) В.С, Ерасов, М.M. Пацак и А.А, Загребалов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1350538, кл. G 01 М 3/08, 1987. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛА (57) Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения модуля упругости материала, Цель изобретения — повышение точности определения модуля упругости. Используют образец в виде стержня из исследуемого материала и дополнительный образец, имеющий одинаковые размеры с исследуемым

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, а более конкретно, к способам определения модуля упругости материалов в широком диапазоне температур

Известен способ определения модуля упругости материала, по которому к образцу вдоль его оси прикладывают сжимающую нагрузку с постоянной скоростью деформирования, определяют величину нагрузки в процессе деформации в упругой области, по которой судят о модуле упругости. Однако этот способ трудоемок, требует применения прецизионных приборов для определения деформации образца. исключает или делает очень трудоемким процесс определения модуля упругости в условиях повышенных или. ЙХ 1758475 А1 образцом и изготовленный из материала, модуль упругости Ес, которого известен. Определяют по результатам испытания дополнительного образца параметр 1,учитывающий краевые условия на концах стержня при его нагружении, используя соотношение

1/2 и

v =л Е I/f,р), где Р кр усилие потери устойчивости дополнительного образца, 1и! — длина и минимальный момент инерции поперечного сечения образцов. Рабочую длину (р исследуемого образца выбирают из л условия (Р > метеор(л2 Eo /гкнпц F) где гкнпц-предел пропорциональности исследуемого материала, F — площадь поперечного сечения образцов. Нагружают исследуемый образец до потери устойчивости, определяют усилие снятия Р р и с учетом постоянства значения параметра 1 определяют модуль упругости исследуемого материала. 1 табл. пониженных температур, практически неприменим при испытаниях тонких длинномерных образцов из-за потери последними устойчивости, Наиболее близким к предлагаемому является способ определения модуля упруго сти, по которому к образцу вдоль его оси прикладывают сжимающую нагрузку с постоянной скоростью деформирования до момента потери устойчивости образца, а о модуле упругости судят по максимальному значению этой нагрузки по формуле р, (vß

Л2 i где Р р. — максимальное значение нагрузки;

1758475

1т — теоретический коэффициент приведенной длины, учитывающий условия закрепления концов образца; г. — рабочая длина образца; ,! — минимальный момент инерции поперечного сечения образца.

Недостатком указанного способа является его ограниченность в способах крепления образцов (только в соответствии с теоретическими схемами, для которых рассчитан 1 ), большая погрешность определения v<, а следовательно, и.модуля упругости Е, так как величина ит получается теоретически с учетом идеальных схем закрепления концов образца, точная реализация которых на практике отсутствует.

Цель изобретения — повышение точности определения модуля упругости материала за счет дополнительного испытания образца, модуль упругости которого известен.

Укаэанная цель достигается тем, что дополнительно к образцу в виде стержня, который нагружают сжатием с постоянной скоростью деформирования до потери устойчивости, регистрируют усилие сжатия в момент потери образцом устойчивости и по величине этого усилия и первоначальных геометрическим размерам стержня определяют модуль упругости материала образца, аналогично испытывают образец, имеющий одинаковые размеры с исследуемым образцом и изготовленный из материала, модуль упругости Е> которого известен, определяют по результатам испытания дополнительного образца параметр v. учитывающий краевые условия на концах стержня при его нагружении, используя соотношение

2!- !УFP Д)1"

4 где P Kp — усилие потери устойчивости дополнительного образца; и — длина и минимальный момент инерции поперечного сечения образцов, а рабочую длину 1 исследуемого образца выбирают из условия ! р = > (л Ео I Îïö F Й ) где ц ц — предел пропорциональности исследуемого материала;

F — площадь поперечного сечения образцов, ю — теоретический коэффициент приведенной длины, учитывающий условия закрепления концов образца.

Способ определения модуля упругости осуществляют следующим образом.

Осесимметричный образец материала с известным значением Е< устанавливают в захваты испытательной машины с рабочей длиной, рассчитанной по формуле

Pp — — > (л Ео !/Опц Е т т ) и нагружают на сжатие вдоль его продольной оси с постоянной скоростью деформирования, осуществляя запись изменения нагрузки во времени до падения нагрузки вследствие потери устойчивости образца.

Определяют P кр. Затем проводят аналогичное испытание образца таких же размеров, с такой же рабочей длиной из исследуемого

10 материала и определяют Ркр.

Определяют v =(л Ео1/1, P" )

Е = — Я Eî

Ркр

Ркр а

15 Пример, На универсальной машине

MTS-25 были проведены испытания образцов с рабочей длиной = 130 мм из алюминиевых сплавов 1420 и В 95. Давление в гидравлической системе захватов, влияю20 щее на условие закрепления концов образца, варьировали в пределах от 7 до 35 МПа.

Теоретическое значение V равно 0,5. Для сплава 1420 значение модуля упругости Ео равно 7 8 10 МПа. Использование извест4

25 ного способа определения модуля упругости давало погрешности измерения модуля до 28%.

В таблице приведены данные испытаний по предлагаемому способу.

30 Модуль упругости сплава В 95 равен 7.0

10 Mila, Из таблицы видно, что погрешность определения модуля не превышает

2%.

Формула изобретения

35 Способ определения модуля упругости материала, по которому образец в виде стержня нагружают сжатием с постоянной скоростью деформирования до потери устойчивости, регистрируют усилие сжатия в

40 момент потери устойчивости и по величине этого усилия и первоначальным геометрическим размерам стержня определяют модуль упругости материала образца, о т л и ч а юшийся тем, что. с целью повышения

45 точности определения, дополнительно аналогично испытывают образец, имеющий одинаковые размеры с исследуемым образцом и изготовленный из материала, модуль упругости Е> которого известен, определяют

50 по результатам испытания дополнительного образца параметр м учитывающий краевые условия на концах стержня при его нагружении, используя соотношение р 2! / P„P)1/2 где Р Kp — усилие потери устойчивости дол полнительного образца; и — длина и минимальный момент инерции поперечного сечения образцов, 1758475

Составитель В,Ерасое

Редактор Л.Веселовская Техред M.Mîðãåíòàë Хорректор M.Ïåòðoâà

Заказ 2992 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 а рабочую длину 1р исследуемого образца. выбирают из условия

f; p > т т(л Ео 1бопц F ) где с щ — предел пропорциональности исследуемого материала;

F — площадь поперечного сечения образцов; тт — теоретический коэффициент приведенной длины.