Способ определения коэффициента Пуассона Советский патент 1987 года по МПК G01N3/00 G01N3/22 

Изобретение относится к определению физико-механических свойств материалов, а именно их упругих характеристик,

Цель изобретения - повышение достоверности результатов при исследовании кристаллических материалов с кубической решеткой за счет учета погрешностей, связанных с ориентйрова- нием кристаллической решетки.

Способ реализуется следующим образом,

Изготавливают образец монокристалла с кристаллической решеткой с осью вдоль одного из главных направлений кристаллической решетки. Возбуждают в нем резонансные изгибные колебания на установке для оп ределения модуля Юнга и измеряют резонансную частоту. Затем возбуждают в нем резонансные крутильные колебания и изменяют резонансную частоту. При измеренным резонансным частотам изгибных и крутильных колебаний .определяют модуль Юнга Е и модуль сдвига G, Поскольку материал образца является монокристаллическим с кубической решеткой, в главных осях все модули Юнга совпадают, а следовательно, напряженное состояние при изгибе и кручении является таким же, как при изгибе и кручении изотропного образца, то модули Юнга и-сдвига определяются расчетным путем так же, как и в случае изотропного материала. Модули Юнга и сдвига можно определять непосредственным измерением продольной деформации при растяжении образца вдоль оси и угла закручивания образца при нагружении крутящим моментом, однако резонансные методы являются менее трудоемкими и позволяют добиться более высокой точности, В случае, когда ось образца ориентирована вдоль ребра решетк, коэффициент Пуассона определяют по формуле

f /(I

5

1) +8

- ( G

).

Если же ось образца ориентирована вдоль главной диагонали решетки, коэффициент Пуассона определяют по формуле

1 Е

Е G

4 ± -.

5

0

где Е 5

Ь

С модуль Юнга вдоль оси образца ;

модуль сдвига в плоскости, перпендикулярной его оси. Знание трех характеристик упругости: модулей Юнга и сдвига и коэффициента Пуассона - позволяет по известным формулам преобразования тензоров определить характеристики упругости кубического кристалла в любых других кристаллографических осях. Размеры атомов, находящихся в узлах решетки, пренебрежимо малы по сравнению с размерами элементарной кубической ячейки, деформации являются малыми, а межузловые связи являются линейно-упругими.

Проверка возможности применения предлагаемых зависимостей для определения всех характеристик упругости кубического монокристалла по значениям модулей Юнга и сдвига осуществлена по следующей методике. По экспериментальным значениям модулей Юнга и сдвига в осях, ориентированных вдоль ребер решетки, определен коэффициент Пуассона, затем с помощью известных,формул тензорных преобра- 0 зований определены модули Юнга и сдви- га в осях, ориентированных вдоль главных диагоналей, которые сравнены с их экспериментальными значениями, Максимальная погрешность по всем известным экспериментальным данным для оценки модуля Юнга в направлении главной диагонали 15%, для оценки модуля сдвига - 8%, что объясняется несовершенством реальных кристаллов в сравнении с идеальными кубическими монокристаллами. Подтверждением достоверности способа является, в частности, и то, что в соответствии с приведенными зависимостями, в случае изотропного материала, коэффициент Пуассона должен быть равен 0,25, что с погрешностью менее 2% совпадает с коэффициентом Пуассона изотропного кубического монокристалла вольфрама (W) ,

5

0

CI

55

Формула изобретения

1, Способ определения коэффициента Пуассона, заключающийся в том, что определяют модуль Юнга и модуль сдвига на призматическом образце материала и по этим параметрам определяют коэффициент Пуассона fj , о т 31348703

личающийся тем, что, с це-кристалла, а коэффициент Пуассона

лью повышения достоверности реэульта-определ.ют по следующей зависимости:

тов при исследовании кристаллических,,,

материалов с кубической решеткой, в |u 1/4 j (E/G + 1) + 8 - (E/G+1) качестве образца используют монокристалл, модуль Юнга Е определяют в на- 1,отличаправлении одной из его главных осейк, щ и и с я тем, что модуль Юнга Е

симметрии, а модуль сдвига G - вопределяют вдоль главной диагонали плоскости, перпендикулярной этой оси. ю монокристалла, а коэффициент

2. Способ по п. 1,отлича-Пуассона определяют по следующей

ю щ и и с я тем, что модуль Юнга Е зависимости: определяют вдоль ребра решетки моно- ( H-E/2G)/(4E/G-1).

Изобретение относится к определению физико-механических свойств материалов, а именно их упругих характеристик, Цель изобретения - повышение достоверности при исследовании кристаллических материалов с кубической решеткой за счет учета погрешностей, связанных с ориентированием кристаллической решетки. В призматическом или цилиндрическом образце монокристалла, ориентированном вдоль одной из главных осей решетки, возбуждают изгибные резонансные колебания и определяют модуль Юнга Е по резонансной частоте, позбуждают резонансные крутильные колебания и определяют модуль сдвига G по резонансной частоте крутильных колебаний. В случае ориентации образца вдоль ребра решетки козффициент Пуассона ju определяют по формуле (Г 1) - ( О. при ориентации образца вдоль главной диагонали определяют коэффициент Пуассона по формуле (U . (1 + E/2G)/(4E/G - 1). i (Л : 4 X