Способ определения модуля упругости материалов Советский патент 1984 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к области механических испытаний материалов, а именно к способам определения модуля упругости материалов, и может быть использовано при определ нии динамического модуля упругости ма ериалов в широком диапазоне температур, включая температуру плавления и кристаллизации материал Известен способ определения моду упругости материалов, заключающийс в том, что исследуемый материал помещают в оболочку из материала с известными характеристиками упругос ти и температурой плавления вьше температуры плавления исследуемого материала, образуя составной образе возбуждают изгибные колебания образ ца и измеряют собственную частоту его колебаний в процессе нагрева образца, по которой определяют модуль упругости исследуемого матер ала- С ОНедостатком этого способа являет ся сравнительно низкая точность опр деления модуля упругости при плавлении и кристаллизации, обусловленная усадочными дефектами, приводящи ми к неконтролируемому изменению геометрических параметров образца. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения модуля упругости матери алов, заключающийся в том, что иссл дуемый материал помещают в оболочку из материала с известными характеристиками упругости и температурой плавления вьше температуры плавлени исследуемого материала, образуя сос тавной образец, создают равномерное тепловое поле в образце, возбуждают изгибные колебания образца и измеря ют собственную частоту его колебаний, по которой определяют модуль ;. упругости исследуемого материала 2 Согласно этому способу образец устанавливают вертикально и консоль но закре1шяют его со стороны верхне го конца ниже уровня усадочных дефектов. Однако этот способ лишь частичн устраняет влияние усадочных дефектов на точность определения модуля упругости, так как при плавлении и криоталлизацин усадочные дефекты могут возникать не только вьше места закрепления образца, но и в любой другой его части, в том, числе и на его расчетной длине. 9 Целью изобретения я;ляется повышение точности определения модуля упругости при плавлении и кристапли зации исследуемого материала. Цель достигается тем, что согласно способу определения модуля упругости материалов, заключающемуся в том, что исследуемый материал помещают в оболочку из материала с известными характеристиками упругости и температурой плавления вьше температуры плавления исследуемого материала, образуя составной образец, создают тепловое поле в. образце, возбуждают изгибные колебания образца и измеряют собственную частоту его колебаний, по которой определяют модуль упругости исследуемого Материала, тепловое поле создают неравномерным с распределением, обеспечивающим концентрацию усадочных дефектов в области узлов колебаний, преимущественно в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний образца и проходящей через его ось. Создаваемая таким обрйзом концентрация усадочньпс дефектов не приводит к изменению собственней частоты .колебаний образца в результате неконтролируемого изменения объема исследуемого материала. На фиг. 1 изображен составной образец; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. Способ осуществляют следующим образом. Исследуемый материал 1 помещают в оболочку 2 из материала с известными характеристиками упругости и температурой плавления выше температуры плавления исследуемого материала 1, образуя таким образом составной образец, закрывают оболочку 2 пробками 3, создают неравномерное тепловое поле в образце, обеспечивающее концентрацию усадочных дефектов 4 в области узлов колебаний, пр еимущественно. в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний образца и проходящей через его ось, например, путем соответствующего размещения теплоизоляции и помещения образца в печь(,не показана)или установкой дополнительных нагревателей (не показаны ). Затем в образце возбуждают изгибные колебания и измеряют собственную частоту его колебаний, по которой определяют модуль упругости исследуемого материала. П p и м e; p. Определяют модуль упругости кадмия. Цилиродрический образец из кадмия марки Cd -1 диаметррм 8 мм и длиной Ч 1-60 мм помещали в оболочку из алюминиевого сплава АД-1. Таким образом,-получают составной образец. В узлах коле баний на расстоянии 36 мм(0,224Р) от торцов образца укрепляют асбесто вую теплоизоляцию с двух сторон симметрично плоскости колебаний образца. Размеры теплоизоляции, мм: /10-7-4 (4 шт1 Подготовленный состав ной образец с теплоизоляцией подвешивают к вибровозбудителю и датчику на проволочках диаметром 0,08 мм, одна из которых выполнена из сплава хромель, а другая - .из сплава алюмель, что позволяет точно контролир вать температуру образца и проводить дифференциальный термический анализ. Подвешенный составной образец .с теплоизоляцией помещают в рабочем пространстве печи. В образц возбуждают изгибные колебания и измеряют резонансную частоту при -нагреве от 293 до 594 К (температу494 . pa плавления кадмия). Об этапах процесса плавления кадмия судят по дифференциальной термической кривой, которая записывается графопостроителем Н-306.Параллельно с частотой измеряют логарифмический декремент затухания колебаний, что позволяет судить о диссипатив- ных потерях в образце при фазовом переходе. Все эти измерения проводят при плавлении кадмия и его кристаллизации. В процессе плавления и крис .таллизации температура образца поддерживается постоянной и равной 594 К. По измеренным резонансным частотам рассчитывают по формуле модуль Юнга. Создание неравномерного теплового поля, приводящего к концентрации усадочных дефектов в узлах колебаний, преимущественно в плоскости, nep ieHдикулярной плоскости колебаний образца и проходящей через его ось, приводит к повышению точности определения модуля упругости исследуемого материала при его плавлении и кристаллизации вследствие устГранения влияния усадочных дефектов.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что исследуемый материал помещают в оболочку из материала с известными характеристиками упругости и температурой плавления выше температуры плавления.исследуемого мате- . риала, образуя составной образец, создают тепловое поле в образце, возбуждают изгибные колебания-образца и измеряют собственную частоту его колебаний, по которой определяют модуль упругости исследуемого материала, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности определения модуля упругости при плавлении и кристаллизации исследуемого материала, тепловое поле создают неравномерным с распределением, обеспечивающим концентрацию 1гса,цочных дефектов в области узлов колебаний,: преимущественно в плоскости, перпендикулярной плоскости.колебаний обраэ да и проходящей через его ось. Од fO