Устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов

Устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О O Й С A -Н И < уц етзгт51

ИЗОБРЕТЕН ЙЯ

СОюз СОВ &тских т"-оциалистичеаких

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено14.12.73 (21) 1978490/28 с присоединением заявки ¹ —(23) Приоритет(43) Опубликовано25.06.77 Б1оллетеиь № 2З (45) Дата опубликования описаиия 10.08.77 (51) М. Кл

С 01И 11/16

Государственный камнтет

Совета Мнннотров СССР

AD делам нзооретеннй н открытнй (53) УДК620.178. .311,62 (088.8) (72) Авторы изобретения В. Н. Трегубов, В. И. Кукушкин, и A. П. Гтлатонов

Отделение Ордена Ленина института химич вской физики

AH СССР (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ

И МОДУЛЯ СДВИГА МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к устрэйствам, предназначепн«1м для определения механических характеристик материалов, в частности для изл.",-рения BHyTpeH«erD трения и модуля сдвига методом затухания свободных колебаний, например, вязких жидкостей и высокоэластичных вязкупругих материалов.

Известно устрэйство . для измерения внутреннего трения и модуля сдвига поли- 1О мерных матеj. иалэв, выполненнэе на базе крутильногэ маятника с псдвеской инерциэнногэ тела в форме диска, на котором устаповлены ротор датчика угла системы регистрации колебаний и верхний зажим для 15 крепления исследуемого образца, а нижний зажим крепления образца с грузом постоянного веса для освобождения образца от действия продольной переменной силы, возникающей при уменьшении длины образца 2Î в результате егэ закручивания, снабжен вертикальными направляющими I 1 J .

Однако такое устройство не учитывает пэтерь энергии в подвесе и направляющих нижнего зажима. 25

Известпэ также ycrpoAcrBD для измерения внутреннегэ трения и модуля сдвига материалов, содержащее крутильный маятник, инерционное тело кэторогэ жестко связано с одним из зажимов исследуемого образца, неподвижную опору, электромагнит, установленный соосно с инерционным телом, систему возбуждения и регистрации колебаний j2) . В этом устройстве электромагнит расположен пэд инерционным телом и создает натяжение, препятствующее раскачиваник крутильного маятника.

Данное устройство пэ технической сущности и дсстигаемом.у:-..ффекту является наиболее близким к изобретению, но таким устройствэм нельзя измерять механические характеристики вязких жидкостей и высокопластичных материалов с модулем упругосг ти при растяжении ниже 10 гс/см н эбразцов с сечением менее 0,01 мм при чистом кручении, поскольку на образец действует постоянная растягивающая сила, равная сумме весов инерционного тела и зажима обэазца, а также силе притяжения инерционного тела к электромагниту. В ре56275 (зуль: а (цейс, ия .:О.».:Оя}}ИD.: рас яг}гваюшей силь> На 06paBB(I отн осительная л::-:(ii 0:«i ag}rsl превышает доц сти«}ь}8 значения„. что зна« читсльнс с}(«жает точность измерений и HB позволяет исг!Ользовать paHHDB устройство для измере}-:ий, проводимых при исследо. ВаниБ процессDB преврашения терм ореактив ных систем., например, при изучении кинетики отверждения или термомеханических св ойств. iQ

«" «роме TDI о, устройство не позволяет Hp0-.(дить измерения при сложном наГруже06 аэ) (а, T. е. кОГДа закоучиваниB, сспрс

;: .; Идаетс.=: О.;, -l0BpB «.BH:: —::ь}}. г(с ременным }, изменяющ}»;««!Оя) растяну}=-«i«re

Целью .;=-Обре.-"=ния является г(овышение точнос-г((«"-F!åc:- .я: расширение класса иссл(едуэмь};:;.: -атериалов, т.е. проведение из=iBp8 }l! iii в («у гое «него ттf3BH}IR и м Одуля сдВи-. (»а K aK. »ЖР Стк ИХ В ЯЗ}Г ОУПРУГИХ,. ТНК И I» I»IC O=

:«-ОГ«!HCTИЧН}..;: !«; (г .;.-НЛОВ И ВЯЗКИХ:«КИДКОС= тей«}гаг}р}1(иер, !F}атереалоВ с мОдулем « Irp)-., z 2

"ocTv rro .! p=:: Tv> r8l-*.. fH oT Х.О+ 1 0 rc/cr«f дс (С" -с. C..;,, с диаметром Образцов от

}.},62 мм до- 1,5 мм, Другой целью изоб:D8 B}f „:}I «вляется } }»««fepeнис указанных ха рак тер}(стпк .«атериалов при сложном на("оужен}п} . Од«овременном кручении и пеРе(«}Е}} }0««r.aCТЯН:8}П}И, «

-, (0 До; т« } а..- - Я тЕ-,f;rf 0 ««С1 Р(сй ТВ 0

3G

«} 0 ., « . i! 0»пс!Тел};}f 0 СОЕДИНС «НЫМИ СИ ао.: з.:. еi. («-0 =-!! I»:;: поз сораз ователем,, сравни—.. «}ОЩ(}};(Э: ЕМЕ}}то r ЗаДатЧИКОМ СИЛЫ И РЕ(«(Л!TPPОМ "Tока,,- "".ЕДИ«ЕН«}ЫМ С ЭЛОКТРсмаГ

-« "0: («:=" ектро;:,.-:, -".} расположен Hag инер.::;-:; }ы:,(толом. а сплоизмеригельный пре:;-;р,.: ова-гел(. -},- Та«овлен между вторым за,,:«(..лj), «исследуемог-о оораэца и неподвижй. сп Ор 0 ." ;роме того„предлагаемое устройство б}кено про(-рамматором, подключенным к (3П, «1 Ч}«}«Г «(;! !HI. !

-(а. -}ертеже дана схема предлагаемого, стройства. (}} содержит кру.гилг,ный маятн}}к 1 у которогс зажим = образца Э жестка подcDBHичен к силоизмерительному преобразо»а гелю 4,. Выполненному, например, в виде

iBf fç0ä}ríaM Оме тра а за}ким 5 ВтсрОГО KDH

Образца 3 .жестко соединен с «HepmDH- ™ чы.: телом 6«вь}полнеинь}м в виде диска со вставкой 7, свободно установленного на

":::-opB 8. г1ад r«epHионном телом 6 с неболь.f;!; .за=,îðîì установлен электромагнит 9

„: ри к стор ОГО вставлен сердечник 1 О, под-"5 —.Зше}}}}ь}Й на тонкой металлической прово- DI:,8 1 1. С!iлОизмерительный пре06разОва«Bгь -4 связан с не и опвг»««}«н Ои от(ор ои (2, ..(.-танка 7 и=:ерцио}(ного тела 6 и серде (= ни };»«в, „(«рлнень} иэ },«}агнитномяг} „ОГО

f«8Ba.,Й Л(Я ДЕМПф";P ОВа« r;: «i НЕВ Parfja т ЕЛЬ«I»f X колеоаний инерционного тела 6 и сердечни. ка lo, последний помеш=-н в Ванну i,3 с маслом. тро}«(е того, горизонтальная устой чивость инерционного тела 6 обеспечива=ется формой маг }итногD поля электромагни-та 9, интенсивность которого максимальна по оси электромагнита 9. Электромагнит

9 подключен к регулятору 14 тока, соединенному со сравниваюшим алеменп ом 15„входы: которого соединены с силоизмери=тельнь(м преооразОВателем 4 и задатчиком

16 силы. grfrr изменения величины растяже}}}»«я обраэц 3 в процессе измерения к зядатчику .- и OAK ë}0чаетс я и р ОГО ям мат 0 j3

17.

Система возбужден --. Н»егистраци; .<с лебаний включает двухходовой эле:. .Трсмаг-.

НН7 18 устянОБленный на рь}чаге 19„KD тсрый }кестко соединен склон=-меритеп:.ным преобразователем -", усилитель .О,С установленное На Kp „ тильнсм }аят}(«ке 1 зеркало 2 1 и фсторегистpaTDp 2

Предлагаем 08 устройс г=- = раб 0(ae; «8 дуюшим образом.

Исследуемый образец 3 закрепляют в зажимах 2 и ".. х станавливают на задат чике 16 силы необхвпи,(ую вел.: ину рас тЯIKBHHH DDP«aa!!a 3 и вк }:Очагот " 81 TРР

Нггг 9 ПОП г:"-1. ;.:.ГВ};Е (»аг«:-)т:,.-0:-«08 тело 6 у, лд} т в ер,:,. (.,: э ...

}}имает рабочее поло}кен(«}е - i a образец дей-- твует задан«ая вел}.:ч}}«а,:«.:(: -яг }}ваюшей с :.. лы, фиксирусмач —.:"«. Ои.:-::;.: — .. =л;. -, . яре образователе:. -. . р}} рас налов силоиэмери-}»8«ьног: пре- paç "Oaãå.!:-..

4 и зяцап«}ика 1 6 си!!ы. -.л, ОJ }10l" си (-нал

СРаВНИВНЮ}НЕГО ЭЛЕМЕН..-=., i: C"f .(l.аэт На регулятор 14 тока, которы(й из fe!r;!BT на

Величину расс ОГлас Овяния у . B злекTOD!«»fаà —.ните 9, обеспечивая таким (:браво«i ста= билиэацию задапнсй вели и:нь(растягива}ошей силы в образце 3.

Скручивая образец прн помоши двуххсдового электромагнита 18 и регистрируя колебания инерционного тела 6 kDTOpегистpaTDp0M 22, измеря}от амплитуды колеба= ний и производят расчеты механичecK!»;; характеристик материала IID сушествуюшим методикам, Например, действуюшую и мнимую ч с-.

-,И КОМПЛЕКСНОГО МОДУЛЯ СДВИГа C и }« соответственно, а также àíãåíñ угл- ме- ханических пстеры. о и логарифмический декремент затухания Л. Вычисляют по пе== риоду Р колебаний маятника и скорости за:— . т}»хании колебаний ((О следую(}(им Форм,rila °

Й" }((= » (ОB;(.« О= —;К= — — —

562751 где J — момент инерции колеблющейся системы;

К вЂ” коэффициент форк ы, зависящей оТ соотношения геометрических размеров образцами

Π— амплитуда начального к олебани.;

0 — амплитуда.rt -го колебания.

«

При измерении внутреннего трения и модуля сдвига вязких жидкостей, например при ис;.ледовании кинетики отверждения различных смол, в качестве скручиваемого образца используют инертную подложку (металлическую. кварцевую, стеклянную или дру;-ую нить), покрытую исследуемым материа.лом толщиной 10+40 мкм.

В случае измерения механических характеристик материала при разных величинах силы растяжения включают программатор

17 задатчика 16 силы. При этом регулятор 14 тока изменяет ток в электромагните

9, по заданному закону нагружения образца 3. Создавая с помощью программатора

17 задатчика 16 силы циклические (пульсирующие) ыагрузки на образце 3, устройство позволяет исследовать характеристики

25 усталостной прочнотси и внутреннего трения материала, Особенностью работы устройства является го, что электромагнит 9, ток питания

30 которого регулируется описанными выше средствами, компенсирует продольную переменную силу, возникающую в образце при крутильных колебаниях и, кроме гого, обеспечивает беск он гак гную подвеску крутиль35 ного маятника. формула изобретения

1. Устройство для измерения внутреннего трения н-модуля сдвига материалов, содержащее крутильный маятник, инерционное тело которого жестко связано с одним из зажимов исследуемого образца, неподвижную опору, электромагнит, установленный соосно с инерционным телом, систему возбуждения и регистрации колебаний, о ч л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения класса исследуемых материалов, оно снабжено последовательно соединенными силоизмерительным преобразователем, сравнивающим элементом, задатчиком силы и регулятором тока, соединенным с электромагнитом, электромагнит расположен над инерционным гелом, а силоизмерительный преобразователь установлен между вторым зажимом исследуемого образца и неподвижной опорой.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а юш е е с я тем, что оно снабжено програм матором, подключенным к задатчику силы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Кузнецов Г. А. и др. Динамический метод изучения механических характеристик полиамидов". Пластические массы", ¹ 5, 1972, с. 70.

2. C

562751

Составитель В. Шехтер

Редактор Т. Шагова Техред и. Асталош Корректор E. Палп

Заказ 1862/168 Тираж 1101 П од лис н ое

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР ло делам изобретений и открытий

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

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