Динамический адгезиометр Советский патент 1987 года по МПК G01M7/08 G01N3/307 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств композиционных материалов, в частности к устройствам для определения динамических межфазных параметров адгезии микроволокон и их пучковых систем к полимерной матрице.

Цель изобретения - расширение эксплуатационных возможностей за счет изменения длительности и формы испытательной нагрузки и повышения точности испытаний.

На фиг. 1 изображен предлагаемый динамический адгезиометр; на фиг. 2 - различные формы испытательной нагрузки Р(1), получаемые при использовании различных диффузоров; на фиг. 3 - варианты изменения формы испытательной нагрузки.

Адгезиометр содержит основание 1, элек- трогидра влический источник импульсного давления, включающий закрытую крьиикой 2 камеру 3 с установленными в них электродами 4, связанный с камерой 3 переходником 5 трубчатый жидкостной волновод 6, в котором установлена сменная втулка 7 с осевым диффузорным отверстием 8, подпружиненная пружиной 9, преобразователь 10 направления действия ударной волны, подвижный захват 11 для закрепления волокна 12 испытуемого образца, связанный с поршнем 13 силового цилиндра 14, неподвижный захват, выполненный в виде опорной втулки 15, шарнирно установленной в ней захватной втулки 16 и размещенного между ними профилированного эластичного элемента 17, и силоизмеритель- ное устройство, выполненное в виде двух наборов последовательно соединенных пьезо- элементов 18 и 19, связанных с опорной втулкой 15 посредством Т-образной детали 20, боковые плечи которых оперты на пье- зоэлементы 18 и 19. Деталь 20 накидной гайкой 21 навинчена на опорную втулку 15. Пьезоэлементы установлены между стальными щлифовальными дисками 22 и поднимаются винтами 23, установленными в кронштейне 24, связанном с основанием 1. Образец испытуемого композиционного материала состоит из волокна 12 и блока 25 смолы, размещенного в захватной втулке 16. Последняя поджимается к опорной втулке 15 накидной гайкой 21 через прокладку 26. Подвижный захват 11 устанавливается с помощью направляющей втулки 27, которая крепится к преобразователю 10 крышкой 28. Уплотняется захват 11 фторопластовой прокладкой 29 и гайкой 30.

Адгезиометр работает слеудюнхим образом.

Электрический разряд между электродами 4 вызывает в жидкости, заполняющей камеру 3, мощный импульс гидравлического давления, который, волнообразно распространяясь по внутреннему каналу переходника 5, импульсно разгоняет регулировочную втулку 7, воздействующую в свою очередь

5

на рабочую жидкость, заполняющую волновод 6. Далее давление жидкости через каналы в преобразователе 10 направления ударной волны импульсно воздействует

на порщень 13, производя тем самым нагру- жение образца. По окончании испытания пружина 9 возвращает регулировочную втулку 7 в исходное положение, подготавливая ее к следующему испытанию. Усилие динамического воздействия на образец регистрируется в виде суммарного электропотенциала, снимаемого с плюсовых обкладок четырех пьезоэлементов 18 и 19 и подаваемого на вход запоминающего электронного осциллографа (не показан).

, Адгезиометр позволяет возбуждать в образце нагружающие импульсы различной формы за счет варьирования фронта волны нарастания импульсного давления (фиг. 2). Достигается это формированием волны воздействия на поршень 13 в волноводе 6 с

0 помощью изменения параметров регулировочной втулки 7. Линейное или б. шзкое к линейному возрастание фронта волны и.м- импульса давления возникает при максимальном поперечном сечении диффузорного отверстия 8. Сужение диффузорного отверстия 8 и приведение его конфигурации к показанной на фиг. 1 дает отклонение переднего фронта ударной нагрузки от линейности, что видно на фиг. 2. Требуемое отклонение от линейности обеспечивается соотQ ветствующим выбором массы и габаритов регулировочной втулки 7, а также параметрами диффузорного отверстия 8. Эти же факторы позволяют регулировать длительность действия ударного импульса на образец. На фиг. 3 показаны реализуемые варианты импульсов динамических усилий Р. Длительность импульсов может меняться от 250-300 МКС (кривая I фиг. 3) до 1 мс и более (кривая III). В последнем случае форма импульса позволяет проводить испытания на двух этапах. На первом из них

0 определяется напряжение т межфазового сдвигового адгезионного разрушения, а на втором этапе - сдвиговые напряжения t, фрикционного взаимодействия компонент композиционного материала. Конструкция из- вестнь х адгезиометров не позволяет определять оба эти параметра (г и t,} при однократном нагружении из-за малой реализуемой длительности нагружения.

Регулировочная втулка 7, кроме того, нрн формировании импульса нагрузки выпол0 няет роль демпфера колебательных процессов, возникающих в жидкостном волноводе. Это повышает точность проведения испытаний. Точность испытаний повышается также за счет подавления элементом 17 колебаний образца, которые обусловлены опреде5 ленной плоскостью блока 25 смолы и волокна 12 образца.

Профиль эле.мента 7 в сечении имеет ЕШд полукруга. При установке образца не

соосность выбирается за счет шарнирного смещения захватной втулки 16. В новом смещенном положении втулка 16 фиксируется профилированным эластичным элементом 17, который во время нагружения образца демпфирует возникающие колебания втулки.

Попарная установка пьезоэлементов 18 и 19 позволяет повысить уровень регистрируемого сигнала, что снижает влияние помех и повышает точность результатов испытаний.

Формула изобретения

Динамический адгезиометр, содержащий основание, электрогидравлический источник импульсного давления, подключенный к нему жидкостной волновод, преобразователь направления действия ударной волны, сообщенный с другим концом волновода, два захвата испытуемого образца, связанный с

подвижным захватом порщень силового цилиндра, подключенного к преобразователю направления действия ударной волны, и связанное с неподвижным захватом и основанием силоизмерительное устройство, отличающийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет изменения длительности и формы испытательной нагрузки и повыщения точности испытаний, он снабжен установленной в жидкостном волноводе подпружиненной в направлении распространения ударной волны сменной втулкой с осевым диффузорным отверстием, неподвижный захват выполнен в виде опорной втулки, щарнирно установленной в ней захватной втулки и размещенного между ними эластичного элемента, силоизмерительное устройство выполнено в виде двух наборов последовательно соединенных пьезоэлементов и связано с опорной втулкой посредством Т-образной детали, боковые плечи которой оперты на пье- зоэлементы.

Л/С

Фиг. 2

t,MC(nKt

Составитель В. Финогенов

Редактор Е. ПаппТехред И. ВересКорректор Т. Колб

Заказ 556/49Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4