Способ определения модуля упругости материалов Советский патент 1986 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, а именно к способам определения модуля упругости материалов.

Цель изобретения - снижение трудоемкости за счет снижения требований к точности изготовления образца.

Предварительные испытания, по которым определяют модуль упругости образца исследуемого материала без оболочки в интервале температур, в котором сохраняется исходная форма образца, и регистрируют температурную зависимость частоты собственных колебаний оболочки без образца, исключают необходимость точного изготовления оболочки и образца исследуемого материала, снижают требование к чистоте об- работки поверхностей оболочки, их концентричности и отклонения от цилиндрич- ности, определяемые в результате предварительных испытаний. Эмпирические коэффициенты, зависящие от конкретных геометрических размеров образца и оболочки, используют в дальнейшем для рассчета модуля упругости материала образца вплоть до температуры его плавления по результатам измерений собственной частоты этого же составного образца.

Способ осуществляют следующим образом.

Предварительно определяют модуль упругости образца исследуемого материала без оболочки в интервале температур, в котором сохраняется исходная форма образца, и регистрируют температурную зависимость частоты собственных колебаний оболочки без образца вплоть до температуры плавления исследуемого материала. Образец исследуемого материала помещают в эту оболочку, температура плавления которой выше темпе- ратуры плавления исследуемого материала, возбуждают в составном образце резонансные изгибные колебания, измеряют собственную частоту составного образца вплоть до температуры плавления исследуемого материала. По результатам предварительных испытаний определяют эмпирические коэффициенты Аи В из соотношения

E Ap+Bf 2,

где Е - модуль упругости исследуемого материала;f - частота собственных колебаний оболочки;

р - частота собственных колебаний составного образца.

Модуль упругости исследуемого материала при температурах,лежащих выше интер- вала температур предварительных испытаний, определяют по тому же соотношению (1).

Пример. Определяют модуль упругости олова вплоть до температуры его плавления. Для этого изготавливают цилиндрический образец из олова диаметром 8, мм и длиной 198,4° мм. Проводят измерения температурной зависимости модуля упругости Е1олова в интервале температур 25-75°С, так как при нагреве образца из олова без оболочки до температур выше 75°С происходит искривление оси образца в результате резкого повышения пластичности олова. Кроме того, проводят измерения температурной зависимости частоты собственных колебаний алюминиевой оболоч ки без образца f{t). Затем помещают образец в данную алюминиевую оболочку и измеряют температурную зависимость собственной частоты р составного образца вплоть до температуры плавления олова, т. е. до - 232°С. Методом наименьших квадратов, используя значения Е,, Р и f для одних и тех же температур, определяют значение коэффициентов А и В, которые оказались равными: А 0,0168; В 0,00733. Модуль упругости олова для интервала температур вплоть до 232°С определяют по зависимости

,0168р -0,00733f. Результаты этих измерений приведены в таблице.

Формула изобретения

Способ определения модуля упругости материалов, по которому возбуждают резонансные изгибные колебания составного стержневого образца, образованного оболочкой из материала, температура плавления которого выше температуры плавления исследуемого материала, и заключенным в ней образцом из исследуемого материала, измеряют собственную частоту составного образца вплоть до температуры плавления исследуемого материала, отличающийся тем, что, с целью снижения трудоемкости за счет снижения требований к точности изготовления образца, предварительно определяют модуль упругости образца исследуемого материала без оболочки в интервале температур, в котором сохраняется исходная форма образца, регистрируют температурную зависимость частоты собственных колебаний оболочки без образца и рассчитывают модуль Е упругости исследуемого материала при температурах, лежащих выше указанного интервала, по соотношению

,

где р - частота собственных колебаний составного образца;

f -частота собственных колебаний оболочки;

А и В - коэффициенты, определяемые по результатам предварительных испытаний.

Способ определения модуля упругости материалов. Способ позволяет снизить трудоемкость определения модуля упругости материалов при высоких температурах, вплоть до температуры плавления, за счет снижения требований к точности изготовления образца. Способ включает предварительные испытания, при которых определяют модуль Е упругости образца исследуемого материала без оболочки в интервале температур, в котором сохраняется исходная форма образца, регистрируют температурную зависимость частоты f собственных колебаний оболочки без образца. Затем проводят измерение собственной частоты Р составного образца, образованного оболочкой из материала, температура плавления которого выше температуры плавления исследуемого материала, и заключенным в ней образцом из исследуемого материала, вплоть до температуры плавления исследуемого материала. После проведения испытаний модуль Е упругости исследуемого материала при температурах, лежащих выше указанного интервала, определяют по соотношению + Bf где А и В - коэффициенты, определяемые по результатам предварительных испытаний. 1 табл. (Л 1C кэ О5