Способ определения упруго-демпфирующих механических характеристик материалов Советский патент 1985 года по МПК G01N3/52 

Изобретение предназначено для определения динамических характеристик многослойных (композитных) эластичны материалов, применяемых, .например, для управляемого вибропоглощения в различных отраслях народного хозяйства и регулируемого уменьшения пульсаций скоростей и давления в потоках жидкости и газа. Цель изобретения - повышение достоверности определения характеристик композитных эластичных материало за счет расширения комплекса определяемых характеристик. . На фиг.1 изображена схема устройства для определения упругодемпфирующих механических характеристик материалов, на фиг.2 - размещение датчиков на материале, вид сверху. Измерения механических ;:арактерис тик проводят на образце из анизотроп ного композитного материала 1, состоящего из нескольких слоев эластомеров, причем верхний слой выполнен из продольных склеенных между собой полос. На материал 1 сверху и внутри на границе слоев устанавливают пьезокерамические датчики 2-9 давления. Нажатием -на кнопку запуска блока 10 электронного запуска включают магнитофон 11 (Н036) и через некоторое время электромагнитный пускатель 12, размыкают кнопку 13 и освобождают стальной шарик 14, при этом обесточивается электромагнитный держатель 15, запитываемый от блока 16 питания. После падения шарика 14 на поверхность образца 1, возникающие в нем упругие колебания фиксируют датчиками 2-9 по мере распространения волн в материале образца. Сигналы с датчиков давления усиливаются усилитзлем 17 и записываются на ленту магнитофона 11 при максимальной скорости протяжки ленты. Одновременно сигналы от датчиков подаются на осциллограф 18 для контроля за проведением эксперимента. Воспроизведенные с магнитной сигналы о.брабатываются с помощью эдектронного блока измерения времени и преобразовываются для ввода в ЭВМ либо обработку проводят по фотографиям, полученным с экрана осциллогра -фа. По затуханию.амплитуды колебаний определяют демпфирукщие и нелинейные свойства материала, по разности фаз между различными сигналами - динамический модуль упругости- и анизотропию материала, по частоте колебаний частоту собственных колебаний материала в различных его слоях. Сравнивая частоты в различных местах материала, определяют дисперсию. При размещении датчиков в продольном и поперечном направлениях на образце (фиг.2), место падения шарика выбирают либо по диагонали угла, на сторонах которого расположены датчики, либо поочередно в продольном и поперечном направлениях. Установка датчиков давления со всех сторон образца в продольном и поперечном направлениях, а также внутри образца на границах слоев в многослойных эластомерах позволяет определить характеристики различных слоев, которые определяют характеристики всего образца и анизотропию в различных направлениях. Можно определить затухание колебаний в образце в целом и в различных его слоях. Известно, что в армированных композитах колебания концентрируются в волноводах - в районе границы соседних слоев на поверхности композита в виде поверхностных волн Рэлея и внутри между слоями в виде волн. Стенли и Лява. Упругие динамические характеристики слоев композита зависят от параметров колебаний, в первую очередь фазы и амплитуды. Поэтому размещенные указанным образом датчики позволяют фиксировать и постоян-. но контролировать как динамические характеристики композита, так и его реакцию на внешние возмущения. Примененная система электронного запуска позволяет стандартизировать опыты и устранить различные случайные факторы, связанные с индивидуальными качествами экспериментатора. Использование способа существенно расширяет комплекс измеряемых величин, повьш1ает точность и качество получаемой информации, позволяет одновременно записывать развитие колебаний во времени внутри образца и на поверхности, существенно сокращает время обработки и анализа Полученных данных. Размещенные снаружи и внутри композита датчики позволяют постоянно контролировать вид и характер внешних вибраций и закономерности рассеивания их внутри материала. Это дает возможность также получать постоянную информацию о комплексе механических характеристик композита в зависимости от температуры и других физических параметров внешних условий, а также об изменении свойств материала в процессе длительной эксплуатации.

Кроме того, если композит снабжен системой регулирования механических характеристик, предлагаемый способ позволяет контролировать регулирование характеристик композита.

.Все это дает возможность существенно повысить эффективность примемер, в. случае вибропоглощения у прецизионных станков, при уменьщении .гидроаэродинамического трения, а также при проведении всесторонних исследований композитов, состоящих как из известных материалов, так и из разрабатываемых.

Последнее особенно важно в связи с тем, что не имеется методов одновременного измерения свойств композита в целом и свойств слоев, из которых он изготовлен. Поэтому предлагаемый способ является также важным для разработки методики проектирова ния соответствующих композитов.

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГОДЕМПФИРУЮЩИХ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что в материале возбуждают колебания, регистрируют параметры колебаний в трех взаимно перпендикулярных наорав-лениях, по которым определяют упругодемпфирутощие механические характеристики материалов, отличающийся тем, что, с целью повьшения достоверности определения характеристик композитных эластичных материалов за счет расширения комплекса определяемых характеристик, параметры колебаний дополнительно регистрируют на границе слоев, причем регистрацию всех параметров осуществляют одновременно. 00 00 00 О) 4ih

Фиг. г