Способ исследования демпфирующих свойств материалов при поперечных колебаниях Советский патент 1987 года по МПК G01N3/32 

11363004

Изобретение относится к испытаниям материалов, а именно к способам ис10

ледования демпфирующих свойств матеиалов при поперечных колебаниях.

Цель изобретения - повьппепие точости исследования демпфирующих свойств покрытий за счет обеспечения однородного деформированного состояния покрытия.

На фиг. 1 изображено устройство, ля осуществления предлагаемого способа; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Образец постоянной толищны и переменной ишрины с двумя слоями 1 покры- 15 тия одинаковой толщины, нанесенными . на поверхности подложки 2, закрепляют консольно широкой частью в массивной опоре 3. К свободному концу образца прикрепляют инерционный груз 4 20 и Ь (е) и Возбуждают в образце поперечные ре- зонансные колебания по первой форме. Покрытие наносят на поверхности колебаний, причем толщину покрытия и подложки выбирают из соотношения

Hs. LILo. i- 5i tno

а закон изменения ширины образца, массу и момент инерции груза назначают из условия :

b(x)c,I,|(k),,4(k) ;

5 где t(.

Ь(е)

Ь(х

25

(К) 13/4(К

К„4(К), К-3/4(К

30

Х2 р. , 12 .

где k, г-4с;

GO

II

И

. k i

Л

2z:

hk

hK-1

Ijf- C2K,,4 (k,)

I(4 (k,) fK±il(blii ,fT (k )-

Li,K(k.) i-,,,)

wK.|l(k.)T 2-12

.,,,(k,

2

-b (e) 2: J

hV-1

М-12-Ы

.

2z: j

K i , J

Vik.l

и Ь (е)

где t(.Q - толощна слоя покрытия; Ьг,(зд- толщина слоя подложки; К.

Ь(е)

- допускаемый коэффициент неоднородности деформиро- ваннного состояния по толпщне слоя покрытия,

.

. с f-t

UC- наибольшее отклонение от

средней деформации в материале покрытия; - средний уровень деформации в материале покрытия;

Ь(х) - ширина образца;

- ширина образца и значение ее первой производной в Т очке крепления инерцион- - ного груза;

5 0 и Ь (е)

5

(К), 13/4(К),

К„4(К), К-3/4(К)

0

5

Ч h. 0

- модифицированные функции Бесселя первого и второго рода;

I - момент инерции .груза; М - масса груза; со - собственная круговая частота;

1 - длина образца; рк - плотность материала слоя; Е - модуль упругости материала слоя; толщина слоя; расстояние, отсчитываемое от нейтральной плоскости до ближней поверхности к-го слоя; число слоев;

координаты точки по длине образца. Регистрируют параметры колебаний, по которым судят о демпфирующих свойствах материала. Выбор соотношения толщины покрытия и подложки обеспе- 0 чивает требуемую однородность деформированного состояния по толщине покрытия, а выбор закона изменения ширины образца, массы и момента инерции груза обеспечивает требуемую однород- 55 ность деформированного состояния по ; длине покрытия при динамическом изгибе образца.

Таким образом, материал покрытия при поперечных колебаниях испытуемоп

X

5

го образца находится в однородном состоянии.

Пример. Был изготовлен образец длиной см, толщиной подложк пол см, толщиной слоя покрыти слпо 0,11 см,шириной образца в заделке ,994 см, шириной образца в месте крепления инерционного груза Ь(е)0,77 см и параметрами инерционного груза .3772 кг, 1 0,010244 кгм2.

В качестве подложки использовалас сталь ВМ Ст. 3 и покрытия - клеевая композиция Спрут МП ( Ша,

2

,3-5 Замеры вьтолнялись с использованием стандартного оборудования. Образец широкой частью жестко был прикреплен к столу вибростенда. Колебания в образце возбуждались за счет кинематического перемещения защемленного конца. Уровень напряженного состояния в образце оценивался с помощью тензорезисторов, установленных по длине образца..Замеры показали, что резонансная частота совпала с расчетной и составила 32 Гц. Выполненная оценка уровня напряжений по длине балки на резонансном режиме, а также в до и за резонансной зоне показала, что отклонение уровня напряжений по длине от среднего для исследованной резонансной области не превысило 6%. Это позволяет с достаточной степенью точности определять демпфирующие свойства материалов в условиях однородного напряженного состояния. Величины демпфирующих свойств материалов определяются на основе за- меров параметров вибрации с использованием известных зависимостей.

Формула изобретения

Сйособ исследования демпфирующих свойств материалов при поперечных колебаниях, заключающийся в том, что образец постоянной толщины и перемен ной ширины закрепляют консольно к свободному концу образца, прикрепляют инерционный груз, возбуждают в образце поперечные резонансные коле- бания, регистрируют параметры этих колебаний, по которым судят о демпфирующих свойствах материала, отличающийся тем, что, с це-. лью повьш1ения точности исследования демпфирующих свойств покрытий, ис

пользуют образец с двумя слоями покрытия одинаковой толщины, нанесенными на поверхности подложки, перпендикулярные плоскости колебаний, причем толщину покрытия и подложки выбирают из соотношения

.ДО

t под 1 KM

а закон изменения ширины образца, массу и момент инерции груза назнй- чают из условия

t

b(s), I,,/k)+c,K,,,(k),

где k 2- Jc; , 1 n

co

s p

c 2 ZI J

kh-l

K.t

Q

25

Vit) „ /. X .,,4 (,K, }

I,,

- .м((т (k )- l,,(k,) -W4 (k )+ jiiCk n.

.- J

|b(e) (.

I-V

)-Мг

I,,,(k,)

)-b « h

Ь(е)

l 1 ta

Ff

hk-

0

, , , V b (e)«-ГГ5

2Z: f

Kk-t

где - толщина слоя покрытия; tяод - толщина подложки; Kji - допускаемый коэффициент неоднородности деформированного состояния по толщине слоя покрытия, U.E

К

S1363004

наибольшее отклонение от средней деформации в материале покрытия; средний уровень деформа- g ции в материале покры- : тия;

ширина образца; ширина образца и значение ее первой производ- 10 ной в точке крепления ; инерционного груза;

15

модифицированные функции Бесселя первого и второго рода;

6

I - момент инерции груза;

М - масса груза;

СО - собственная круговая

частота; .

1 - длина образца;

РК - плотность материала слоя;

Е - модуль упругости материала слоя;

tu - толщина слоя; п - число слоев;

h - расстояние, отсчитываемое от нейтральной плоскости до ближней поверхности k-ro слоя;

к - координата точки по длине образца.

Изобретение относится к способам исследования демпфирующих свойств материалов при поперечных колебаниях. Цель изобретения - повьшение точности исследования демпфирующих свойств за счет обеспечения однородного деформированного состояния. К свободному концу консольно закрепленного образца прикрепляют инерционный груз 4. Возбуждают поперечные ре- зонансные колебания, регистрируют параметры колебаний и по ним судят о демпфирующих свойствах материала. Используют образец с двумя слоями 1 покрытия одинаковой толщины, нанесенными на поверхности подложки 2, перпендикулярные плоскости колебаний. Толщину покрытия и подложки выбирают из условия обеспечения однородности деформированного состояния по толщине, а закон изменения ширины образца, массу и момент инерции груза назначают из приведенных расчетных зависимостей, полученных из условия обеспечения постоянства деформащш образ- ца по его длине. 2 ил. i (Л 00 05 СО О о 4

Составитель В.Мешковский Редактор А.Ревин Техред Л.Сердюкова Корректор В.Гирняк

Заказ 6393/30 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектная, 4