Устройство для определения вязкоупругих характеристик нестабильных материалов

Устройство для определения вязкоупругих характеристик нестабильных материалов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСЛНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соеетснмк

Социалистнчесинк реснубпнк

С, 01М 11/00 с присоединением заявки И

6иударствени3 кавеет

CCCP

- ае делам кзвбрвтенка и OTNpMTNI (23) Приоритет

Опубликовано 05.02,80. Бюллетень Ж 5 (53) УДК 532. ,137 (088.8) Дата опубликования описания 07.02.80 (72) Автор изобретения

В. П. Ставров (71) Заявитель

Гомельский государственный. университет (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОУПРУГИХ

ХАРАКТЕРИСТИК НЕСТАБИЛЬНЫХ N АТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к устройствам для измерения реологических свойств материалов, в частности, полимерных, в процессе структурных превращений.

Известны приборы для определения реологических характеристик нестабиль»

3 ных материалов, в частности отверждающихся полимеров, содержащие упругий чувствительный (и нагружающий) элемент, захваты для закреплении образто ца, датчик перемещения и регистрирую-

mee устройство (Ц .

Записывая серию зависимостей деформаций от времени при испытаниях в известном устройстве, снабженном набором упругих чувствительных элементов различной жесткости, можно определить вязкоупругие характеристики материала (мгновенный и длительный модули, время релаксации и др.), функции времени при заданных условиях испытаний.

Пропесс определения вязкоупругих характеристик по результатам испытаний на известном приборе не автоматизирован.

Ближайшим техническим решением является устройство для определения вязкоупругих характеристик нестабильных материалов, содержащее термостатируе«. мый корпус с расположенными в нем захватами для образцов, связанными каждый с упругим чувствительным элементом различной жесткости, количество которых равно количеству определяемых характеристик, и датчиками перемещения, решающее и регистрирующее устройс тва (2) .

Управляемый припор прибора реализует заданный ступенчатый режим нагружения образца, соответствующих состоянию материала, однако, применение нагружающего устройства с управляемым приводом усложняет конструкцию прибора. Другой недостаток известного прибора — дискретность определения вязкоупругих характеристик.

4234

5 10

20

30

3 71

Следствие этого недостатка- снижение точности определения характеристик и ограниченность диапазона применения прибора для испытания материалов при сравнительно медленно протекаюц1их структурных изменениях, Этот недостаток не позволяе например, использоBGTb известный прибОр для пОлучения информации об изменении вязкоупругих свойств термореактивных полимерных материалов в реальных условиях от верждения. Необходимость в такой информации возникает при решении задач управления технологическим процессом изготовления по критериям, оптимизирующим качество изделий (по уровню остаточных напряжений или. по уровню брака из-за трещин и отслоений).

Цель предлагаемого изобретеничобеспечение непрерывности измеренйя вязкоупругих характеристик.

Для этого каждый из захватов с исследуемым образцом дополнительно снабжен дифференциаторами электрических сигналов датчиков перемещения и блоками умножения на постоянную, пропорциональную жесткости чувствительных элементов, сигналов датчиков перемещения и сигналов дифференциаторов, при этом выход каждого датчика перемещения соединен со входами дифференпиаторов, блока умножения и решающего устройства, выход каждого дифференциатора сигнала датчика перемещения соединен со входом блока умножения и со входом решающего устройства, выход каждого блока умножения соединен со входом решающего устройства, а выход решающего устройства соединен со входом регистрирующего устройства.

На чертеже представлена схема устройства для определения трех вязкоупругих характеристик: мгновенного и длительного модулей и времени релаксации.

Предлагаемое устройство содержит три захвата 2., имеющих подвижную и неподвижную части, образцы 2, упругие чувствительные элементы 3, термостатируемый корпус 4, датчики 5 перемещения подвижных захватов, блоки

6 умножения, дифференциаторы 7, блоки 8 умножения, решающее 9 и регистрирующее 10 устройства.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Структурная деформация, возникающая в образце 2 в результате изменения его состояния (структурш,1 прев

Ра1цении) перепое 1-я на ч1ру1ии 1уд с1внтельный элемент 3 и воспринимается датчиком 5 перемещения. Величина напряжения в Образце пропорциональна его деформации, так как напряжение обусловлено деформацией упругого чувствительного элемента. Блок 6 умножения вырабатывает сигнал, пропорциональный перемещению образца, причем коэффициент пропорциональности соответствует жесткости упругого элемента. ,Пифференциатор 7 формирует сигнал, пропорциональный скорости деформации, B. блок 8 ум" ножеиия -. сигнал, пропор циональный скорости изменения напряжения. Сигналы, пропорциональные деформации С, образца I, величине напряжения б; = СIK I, 1де С1 — жесткость, -го чувствительного элемента; скорости деформации Ei и скорости изменения напряжения 61 =С; *11 поступают в решающее устройство 9 аналогового типа, которое решает систему линейных

Ф алгебраических уравнений:

Е1,С1Ы1= E8;+™61, (= 1, 2, 3) относительно неизвестных характеристик вязкоупругнх свойств Н,Е И -Г (мгновенного и длительного модулей .и времени релаксации), подавая непрерывно на регистрирующее устройство информацию об изменении этих характеристик в процессе структурных превращений.

В приборе отсутствуют нагружающее устройство и программный задатчик ступеней нагружения, что позволяет упростить конструкцию автоматического прибора, снизить стоимость на 5 тыс. руб. Использование совокупности новых элементов аналогового типа обеспечивает также непрерывность определения реологических характеристик. А это, в свою очередь, дает возможность использовать устройство при исследовании вязкоупругих характеристик материалов в условиях быстропротекающих структурных превращений, в частности испытывать термореактивные полимеры, полимеризация (или поликонденсация) которых протекает в течение 0,53 мин. Одновременно повышается точность измерения (исключается погрешность, связанная с дискретизацией отсчета деформации).

Использование предлагаемого устройства .позволит получить информацию об изменении реологических свойств

5 нестабильных материалов в реальных условиях структурных превращений и оптимизировать технологические ре-. жимы с пелью снижения уровня остаточных напряжений и брака при изготовлении, Формула изобретения

Устройство для определения вязкоупругих характеристик нестабильных материалов, содержащее термостатируемый корпус с расположенными в нем захватами для образпов, связанными каждый с упругими чувствительными элементами различной жесткости, количество которых равно количеству определяемых характеристик, .и датчиками перемещения, решающее и регистрирующее устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с пелью обеспечения непрерывности измерений, каждый из захватов с исследуемым образном до« полнительно снабжен дифференпиаторами

4234 электрических сигналов датчиков перемещения и блоками умножения на постоянную пропорциональную жесткости чувствительных элементов, сигналов датчиков перемещения и сигналов дифференпиаторов, при этом выход каждого датчика перемещения соединен со входами дифференииаторов, блока умножения и решающего устройства, выход каждо10 го дифференциатора сигнала датчика перемещения соединен со входом блока умножения и со входом решающего устройства, .выход каждого блока умножения соединен со входом решающего уст15 ройства, а выход решающего устройства соединен со входом регистрирующего устройства, Источники информапии, принятые во внимание при экспертизе

>0 1. Николаевич А. Ф., Мийлен Э. А.

Труды ЛИАП, Л., 1974, вып. 84, с. 46-52.

2. Болотин В. В. Труды МЭИ, 1973, Nþ 164, с, 59-68.

ПНИИПИ Заказ 9274/38 Тираж 10 19 Подписное

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