Способ определения рассеяния энер-гии b материале при колебаниях

Способ определения рассеяния энер-гии b материале при колебаниях

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик .

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлеио03.04.79 (21) 2748804/25-28 (81)М. Кл. с присоединением заявки РЙ (т Ol М 3/32

Гссудасстеенный камитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) П риоритет

Опубликовано 23.04.8l. Бюллетень М 5 (53) УДК 620

178 313. 62 (088.8) Дата опубликования описания 25.04.83. (72) Авторы изобретения

В. К. Самарин и А. П, Яковлев (73) Заявитель

Институт проблем прочности AH Украинской (, (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕЯНИЯ

ЭНЕРГИИ В МАТЕРИАЛЕ ПРИ КОЛЕБАНИЯХ

Йзобретение относится к исследованию механических свойств материалов, а именно к способам определения рассеяния энергии в л атериале при колебаниях в условиях низких температур.

Известны способы определения рассеяния в материале, заклточаюшиеся в том, что образец исследуемого материа- ла помешают в теплоизолированную камеру с жидким хладагентом, возбуждают установившиеся колебания образца, из.меряют параметры колебаний, например собственную частоту и ширину резонансного пика, и рассчитывают по ним характеристику рассеяния энерт ии, например декремент колебаний Pl(, Недостатком известных способов, ос-. нованных на косвенном методе оттределения рассеяния энергии, т.е. по параметрам колебаний, является недостаточно высокая достоверность получаемых результатов, обусловленная, в частности, тем, что исследования в низкотемнера2

/ турных средах осуществляются при низком уровне деформации образца.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ определения рассеяния энергии в материале при .колебаниях, заключающийся в том, что образец исследуемого материала помещают в теплоизолированную камеру с жидким хладагентом, возбуждают установившиеся колебания образца, измеряют частоту колебаний, определяют количество тепла, выделившегося в образце за определен ный промежуток времени, и по количеству тепла и частоте колебаний рассчитывают энергию, рассеяную в материале за один цикл колебаний. Количество тепла определяют по изменению температуры хладагента. Применение прямого (калориметрического) способа определения рассеяния энергии повышает достовер. ность результатов. (21..

Однако при низкотемпературных исследованиях достоверность получаемых

3 82 результатов .недостаточно высока, так. как не учитывается потеря энергии нв испарение хладагента.

Цель изобретения - повышение достоверности результатов щи низкотемпературных исследованиях.

Поставленная цель достигается тем, что после охлаждения образца камеру герметизируют, а в процессе колебаний образца периодически измеряют давление газа в камере и по изменению давле .ния определяют количество тепле, выделившегося в образце.

На чертеже изображена схема устрой ства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит теплоизолированную камеру - криостат 4 возбу. дитель 2 колебаний, захват 3 образца 4, Трубка б для подвода хладагента в криостат 1 и трубка 6 для отвода паров хладагента снабжены запорными устройствами 7 и 8, а полость криостата 1 соединена с манометром 9.

Йля контроля процесса исследования устройство снабжено оптической системой

10 и частотомером 11.

Способ осуществляется следующим образом.

Криостат l заполняют через трубку 5 жидким хладагентом до уровня, обеспечивающего охлаждение рабочей части образца 4. Устанавливают заданную программой исследования амплитуду когебаний, и при помощи запорных устройств

7 и 8 перекрывают трубки 5 и 6, герметизируя тем самым криостат 1. В процессе колебаний образца 4 через определенные промежутки времени (или после некоторого числа циклов коле баний) измеряют с помощью .манометра 9 давление газа в камере.

Отсюда занимает 1 г газа при температуре ки»

45 пения, находим вес газа, соответствующий весу испарившейся жидкости

5 YYI

a hA= (5)

М

Q с QI6 е

Для жидких хладагентов, имеющих температуру кипения ниже температуры окружающей среды, например жидких азота, водорода и т.п., при установившемся тепловом равновесии в рабо чей камере тепло, вводимое в камеру, вызывает испарение хладагента. Количество тепла, рассеиваемое системой образец-возбудитель колебаний за каждый цикл, при установившихся колебаниях постоянно и зависит только от амплитуды колебаний образца. При этом количество тепла, вводимого в камеру в пропессе работы установки, можно рассчитать по количеству испарявшегося хлад агента.

3982 Д

По известному объему камеры и объему залитого до определенного уровня хлвдагента определяют объем газа, находящегося в камере в момент перекрытия трубок, служащих для подвода жидкого хладагента и отвода его паров

Hs камеры. B момент перекрытия трубок давление в камере равно атмосферному или давлению в трубопроводе, 1О отводящему пары в газосборник. Пренебрегая изменением объема газа, увеличивающегося за счет объема испарявшейся жидкости, можно составить уравнение

15 Н к

Жн ()

- давления газа в рабочей камере в начале и конце временного интервала, на .котором производятся:замеры давления;

» количества газа в камере, соответственно при давленияхР,„и Р „ к Н. (2) Рн

Но, так KBK Ык AlH+h,rn, () З5 где Ь rq — количество газа, испарявшегося за данный промежуток времени, после подставки в уравнение (2) получаем

Р mí "щ Р (4)

Н Н

Разделив ага на объем 1 который

50 Зная удельную теплоту испарения хлвдагента g и определив Ь М, находим количество тепла, выделившегося в камере

Для нахождения тепла Q p, выделенного образном зв счет рассеяния энергии в материале при колебаниях, отни@р (о (вгде

5 82 маем от. найденного Q тепло, выделенное возбудителем колебаний - Q

Количество тепла, выделенного возбудителем колебаний, и теплоприток по тепловым мостам определяют по изменению давления в камере при работающем возбудителе колебаний. без образца или, например, в случае резонансной электромагнитной нагружающей системы, подавая на обмотки электромагчитов электрическое напряжение с частотой, о т л и ч а ю щ е и с я or резонансной. При этом образец не колеблется и испарение хладагента происходит за счет выделения тепла в обмотках электромагнитов и теплопритока по тепловым мосуам. Изменение давления в камере при испарении хладагента только за счет теплопритока устанавливают, измеряя давление в течение определенного времени при неработающем возбудителе колебаний.

После определения Я рассеивание энергии h,Ъ .в материале за один цикл колебаний определяется по известной формуле

Qp (6) частота колебаний образца, временный интервал.

Использование предлагаемого способа позволяет проводить испытания при криогенных (до -253 С) температурах, ооой о ветствующих температурам кипеня применяемых хладагентов, и обеспечивает определение рассеяния энергии в материале в широком диапазоне амплитуд напряжений в образпе как при продольных; так и при поперечных и крутильных коI лебаниях.

Повьппение точности определяемых величин рассеянной энергии достигается введением в расчеты поправок на изменение температуры хладагента при по-. вышении давления в камере, на изменение объема за счет испарившейся жидкости поправок Ван-дер-Ваальса.

10 Ф орм ула изо бр е тения.

Способ определения рассеяния энергии в материале при колебаниях, заключающийся a roM, что образец исследуемого материала помещают в теплоизо15 лированную камеру с жидким хладагеитом, возбуждают установившиеся колебания образца, измеряют частоту колебаний; определяют количество тепла, выделившегося в образце за определенный проме20 жуток времени, и по количеству тепла и частоте колебаний рассчитывают энергию, рассеянную в материале за один цикл колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверно25 сти результатов при низкотемпературных исследованиях, после охлаждения образца камеру герметизируют, а в пропессе колебаний образна периодически измеряют давление газа в камере и но изменению

За давления определяют количество тепла, выделивщегося в образце.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе . 1. Новиков Н. В., Лебедев A. А., 35 и Ковальчук Б. И. Механические испытания конструкционных материалов при низких температурах. Киев, "Наукрва думка, 4.874 с. 1 18-121

2. Писаренко Г. С., Яковлев А. П и Матвеев В. В, Вибропоглощающие

40 свойства конс-рукпионных материалов.

Киев, "Наукова думка", l97l, с. 33 (прототип) .

823962

Составитепь B. Шехтер

Редактор О, Черниченко Техред М.Табакович Корректор B. Бутяга

Заказ 2094/59 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного, комитета СССР по дедам изобретений л открытий

113035, Москва, Ж-36, Раушскаа наб..д. 4/5

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