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

1

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов и может быть использовано для определения динамических модулей упругости материалов неоднородных покрытий.

Цель изобретения - испытание не- бднородных материалов покрытия.

Способ осуществляется следующим образом.

В цилиндрическом стержневом образце, состоящем из однородной подложки и неоднородного покрытия последовательно возбуждают продольные и крутильные резонансные колебания на основной и высшей формах, регистрирую- ют частоты этих колебаний, например, при помощи пьезопреобразователя и регистрирующего прибора.

Затем перед повторным испытанием в подложке выполняют центральное от- верстие и повторяют испытания, регистрируя частоты аналогичных форм резонансных колебаний образца. Перед .проведением каждого испытания измеряют геометрические размеры образца, его подложки и покрытия, с учетом которых по измеренным частотам резонансных колебаний образца вычисляют плотность и модули упругости (модуль сдвига и модуль Юнга) материала покрытия образца, решая соответствующие уравнения колебаний.

Пример. При первом испытании используют стержневой образец круглого поперечного сечения длиной 1 0,2 м и диаметром D 0,013 м и внешним диаметром подложки .d 0,009 м. В качестве покрытия используют материал С, наносимый на стальную подложку.

Способ осуществляется на экспериментальной установке, состоящей из излучающего пьезопреобразователя, на которьй подают напряжение переменной частоты от генератора Г 31047С, с помощью автоматической регулировки усиления (АРУ) поддерживается постоянная амплитуда излучающего сигнала на всех частотах. Одновременно сигнал с генератора подают на вход двухкоордйнатно- го самописца ПДС-021. Колебания образца воспринимаются приемным пьезо- преобразователем, усиливаются широкополосным усилителем и передаются на

1234753

на свободный конец крутильные колебания, плавно увеличивая их частоту,

В результате измерения получают, последовательность собственных частот крутильных колебаний:

1, 6350 Гц, 712 Гц.

Затем в образце возбуждают про- fO дольные колебания, плавно увеличивая частоту. В результате измерения получают также последовательность собственных частот продольных колебаний:

15

, 4840 Гц,

2 13610 Гц.

20

Затем в подложке выполняют центральное отверстие диаметром 0,006 м. При повторном испытании образца опять возбуждают крутильные и продольные колебания и получают также последовательность собственных частот этих колебани й:

25

, 5660 Гц, 9, 3640 Гц,

2 18460 Гц, , 12460 Гц.

По полученным последовательностям частот колебаний определяют изменения характеристик упругости и плотности вдоль радиуса сечения образца:

30

35

Е G

Р

Е.

Е,(1 - G, (1 р,(1 - 3-10

0,15 г); 0,21 г); 0,25 г);

МПа;

G, 1,25-10 МПа; р, 6900 кг/м

40 где.Е- модуль Юнга;

G- модуль сдвига;

р- плотность материала покрытия;

г- радиус образца.

45 Формула изобретения

Способ определения динамических модулей упругости материалов, заключающийся в том, что в цилиндрическом 50 стержневом образце дважды последовательно возбуждают продольные и крутильные резонансные колебания на основной и высшей формах и регистрируют частоты этих колебаний, по которым

вход самописца. Значения соответствую-jj определяют плотность и динамические щей частоты регистрируются частото- модули упругости материала образца, мером 43-33. Один из концов стержня о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, закрепляют и возбуждают воздействием с целью испытания неоднородных мате1, 6350 Гц, 712 Гц.

Затем в образце возбуждают про- дольные колебания, плавно увеличивая частоту. В результате измерения получают также последовательность собственных частот продольных колебаний:

, 4840 Гц,

2 13610 Гц.

Затем в подложке выполняют центральное отверстие диаметром 0,006 м. При повторном испытании образца опять возбуждают крутильные и продольные колебания и получают также последовательность собственных частот этих колебани й:

, 5660 Гц, 9, 3640 Гц,

2 18460 Гц, , 12460 Гц.

По полученным последовательностям частот колебаний определяют изменения характеристик упругости и плотности вдоль радиуса сечения образца:

Е G

Р

Е.

Е,(1 - G, (1 р,(1 - 3-10

0,15 г); 0,21 г); 0,25 г);

МПа;

G, 1,25-10 МПа; р, 6900 кг/м

где.Е- модуль Юнга;

G- модуль сдвига;

р- плотность материала покрытия;

г- радиус образца.

Формула изобретения

Способ определения динамических модулей упругости материалов, заключающийся в том, что в цилиндрическом стержневом образце дважды последовательно возбуждают продольные и крутильные резонансные колебания на основной и высшей формах и регистрируют частоты этих колебаний, по которым

3 .12347534

риалов покрытия, при первом испытании нородного покрытия, а перед проведе- используют образец, состоящий из нием повторного испытания в подложке сплошной однородной подложки и неод- выполняют центральное отверстие.

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов и обеспечивает возможность определения динамических модулей упругости : неоднородных материалов покрытий. Способ предусматривает проведение двух испытаний цилиндрических стержневых образцов. В каждом испытании последовательно возбуждают продольные и крутильные резонансные колебания образца на основной и высшей формах, регистрируют частоты этих колебаний. При первом испытании используют образец, состоящий из сплошной однородной подложки и неоднородного покрытия, а перед повторным испытанием в подложке выполняют центральное отверстие. По зарегистрированным частотам колебаний определяют изменение модулей упругости и плотности вдоль радиуса сечения образца. I (Л