Устройство для определения внутренних напряжений в полимерных образцах Советский патент 1985 года по МПК G01L1/26 

Изобретение относится к изучению свойств материалов в условияхразлич ных температурных режимов. Известно устройство для исследова ния твердых полимеров, состоящее из термокамеры, в которой находится образец в захватах, один из захватов неподвижно закреплен, а второй жестко связан с динамометром, регист рирующим именлдиеся внутренние напряжения в образце при нагреве J. Недостатком этого устройства является то, что при его использовании выявляются внутренние напряжения, обусловленные той частью остаточной деформации, на которую она превышала удлинение за счет нагрева (температурные усадки и напряжения), К мень ,шим напряжениям устройство не чувст вительно. Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является установка, состоящая из термокамеры, в которой расположен образец в захватах. ВерхНИИ захват соединен с ходовым винтом механизма деформаций, а нижний - через тарированную пружинускреплен с нагружаКщим винтом механизма нагружения и штоком, шарнирно связанным с двуплечим контактным рычагом, с помощью которого осуществляется набор усилий на пружине и передача заданного усилия на образец 2 Однако с помощью известного устройства нельзя задать температурные перепады и фиксировать возникающие при этом механические напряжения, обусловленные наиболее опасными деформациями растяжения, возникающими за счет неодинаковых коэффициентов линейного расширения соседних участков в изделиях, так как все измерения проводят в одной термокамере н на одном образце. Кроме того, :Данная установка имеет недостаточную точность. Цель изобретения - повьшгение точности измерения путем учета температурных изменений размера полимерного образца. Указанная цель достигается тем, что в устройство для определения внутренних напряжений в полимерных образцах, содержащее два захвата, один из которых соединен с регистрирующим прибором, введены компенсатор, выполненный из материала образ ца, первая и вторая термокамеры с независимыми источниками питания нагревателей, двуплечий рычаг, с одним из плеч которого соединен второй захват, причем компенсатор соединен с другим плечом рычага, при этом образец и компенсатор разм щены в первой и второй термокамерах, а отношение плеч рычага равно отношению длины образца к длине компенсатора. На чертеже изображено устройство. Устройство состоит из двух термокамер 1 и 2, причем в термокамере 1 расположен образец 3 с захватами 4 и 5, ав термокамере 2 находится компенсатор 6, выполненный из того же материала, что и образец 3. Захват 4 шарнирно связан с одним концом двуплечего рычага 7, установленного на опоре 8, делящей двуплечий рычаг на плечи L и Lj. На другом конце двуплечего рычага 7 имеется упор 9, опирающийся на компенсатор 6. Между компенсатором 6 и упором 9 для распределения давления упора по всей поверхности компенсатора 6 расположена жесткая металлическая пластина 10. Захват 5 жестко связан с ходовым винтом 11 механизма 12 деформаций и регистрирующим прибором 13, выполненным в виде весов рычажного типа. С целью уменьшения удельного давления на контрольньй компенсатор 6 площадь его верхней поверхности под пластиной 10 превышает в двадцать раз площадь поперечного сечения образца 3. Нагреватели 14 и 15 термокамер 1 и 2 имеют каждый свой источник 16 и 17 питания. Устройство работает следующим образом. При определении внутренних напряжений в полимерном образце 3 его помещают в термокамеру 1. При этом фиксируют положение верхнего захвата 5 с помощью ходового винта 11 механизма 12 деформаций, например талреп. Перед началом исследова1Л1й в компенсаторе 6 путем его отжига обеспечены нулевые деформации и внутренние напряжения. В процессе эксперимента температуру в обеих термокамерах 1 и 2 повышают с постоянной скоростью и доводят до рабочей. При нагреве компенсатор 6 из того же полимера.

31

что и образец 3, расширяется и перемещает упор 9 двуплечего рычага 7 вверх, второй конец двуплечего рычага 7, шарнирно связанный с захватом 4, опускается.-За счет вьтолненного

L-, Ifi соотношения -гр- - -«- величина пере 2 а

мещения второго конца двуплечего рычага 7 равна относительному удлинению размера образца при нагреве. При определении имеющихся внутренних напряжений в образце 3 температура в термокамерах 1 и 2 доводится с постоянной скоростью до одинаковой величины. В данном случае существует разница в температурных расширениях компенсатора 6 и испытуемого образ да 3, в результате чего захват 5 стр мится вьйти из исходного положения.

7455 .4

Для поддержания захвата 5 в исходном положении, зафиксированном с помощью ходового винта 11 механизма 12 деформаций, требуется усилие, равное имеющимся внутренним напряжениям. Которое фиксируется прибором 13.

Если величина имеющихся внутрен. них напряжений в образце 3 равна нулю, то относительное удлинение.компенсатора 6 равно относительному удлинению образца 3, и захват 5 находится в исходном положении. Регистрирующий прибор 13 показывает нуль.

Таким образом, учет температурных изменений размера образца, имеющего внутренние напряжения, вследствие введения в устройство компенсатора 6 обеспечивает повышение точности результатов исследований.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВНУТРЕННИХ НАПРЯЖЕНИЙ В ПОЛИМЕРНЫХ ОБРАЗЦАХ, содержащее два захвата, один из которых соединен с регистрирующим прибором, отличающееся тем, что,, сцелью повышения точности измерения путем автоматического учета температурных изменений размера образца, в него введены компенсатор, выполненный из материала образца, первая и вторая тер« мокамеры с независимыми источниками питания нагревателей, .двуплечий рычаг, с одним из плеч которого соединен, второй захват, причем компенсатор соединен с другим плечом рычага, (Л при этом образец и компенсатор размещены в первой и второй термокамерах, а отношение плеч рычага равно отно-т . щению длины образца к длине компенсатора. а 4ib СЛ СП