Способ определения модуля упругости материалов Советский патент 1988 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к способам определения модуля упругости материалов, преимущественно вибродемпфирующих покрытий.

Цель изобретения - повышение точности при исследовании материалов с большим внутренним трением.

Способ осуществляют следующим образом.

Возбуждают изгибные резонансные колебания в образце в виде балки прямоугольного сечения, образованной подложкой с нанесенными на нее с двух противоположных сторон, перпендику- лярньк плоскости колебаний, слоями исследуемого материала, измеряют распределение амплитуды скорости колебания образца, возбуждают изгибные резонансные колебания подложки, уровень которьк устанавливают из условия равенства деформации на поверхности подложки амплитуде деформации на поверхности подложки при коле- баниях со слоями исследуемого мате

риала, и измеряют распределение амплитуд деформации и скорости на поверхности подложки. Модуль Е упругосW W +W S |b((tJdx, (2)

о

где W.

п

- максимальные кинетичес- 5кие энергии слоев исследуемого материала и подложки соответственно при колебаниях образца,

а максимальная кинетическая энергия W 10 колебаний подложки без покрытия равна

е

Sv I Iftbdx,

(3)

где V - амгцтитудное значение скорости подложки, колеблющейся без покрытия.

Принимается, что рассеяние энергии при колебаниях не влияет на форму колеба ний. При условии равенства ам- плитуд деформаций на поверхности подожки со слоями исследуемого материала потенциальная энергия подложки в образце равна потенциальной энергии подложки без покрытия.

Амплитуду деформации у на поверхности подложки при колебаниях образца определяют по результатам замера амплитуды деформации на поверхности образца

Изобретение относится к исследованию упругих свойств материалов. Цель изобретения - повьшение точности при исследовании материалов с большим внутренним трением. Для этого в образце в виде балки прямоугольного поперечного сечения, образованной подложкой с нанесенными на нее с двух противоположных сторон, перпендикулярных плоскости колебаний, слоями исследуемого материала возбуждают резонансные нагибные колебания и измеряют распределение амплитуды скорости на поверхности образца. Возбуждают резонансные изгибные колебания подложки, уровень которых устанавливают из условия равенства амплитуды деформации на поверхности подложки амплитуде деформаций на поверхности подложки при колебаниях образца, и измеряют распределение амплитуд деформации и скорости на поверхности подложки. Модуль упругости исследуемого материала рассчитывают по измеренным величинам с учетом плотностей исследуемого материала и подложки и толщин слоев материала и подложки. Расчетное соотношение получено из условия баланса потенциальной и кинетической энергий деформирования. Это повышает точность определения модуля упругости за счет исключения влияния внутреннего трения. с ® (Л

ти исследуемого материала определяют JQ

соотношения «

SHb(ipt-i-j t)- |v2byt dx

Ut,+2-t2 /t+4/3-t3/t2 Mx

(1)

где b fniP

4 t

C

ширина образца; плотности исследуемого материала и подложки соответственно;толщина слоя исследуемого материала и подложки соответственно;

амплитуды скорости колебаний составного образца и подлож- ки соответственно; амплитуда деформации на поверхности покрытия; длина образца. По данному способу модуль упругое ти материала определяют из условия баланса кинетической и потенциальной энергий, определенных по измеренным амплитудным значениям скоростей и деформаций.

При выводе соотношения для опре- деления модуля упругости учитывается что максимальная кинетическая энергия W составного образца равна

ь

1

с

Vti t

«t+at I

(4)

5

0

5 д 5

где

n

амплитуда деформации на поверхности образца. Так как при установившихся резо- нансньпс колебаниях максимальная кинетическая энергия равна максимальной потенциальной энергии колебаний образца, то потенциальная энергия слоев исследуемого материала может быть вьфажена через значения кинетических энергий, определенных по замеренным значениям скоростей

,-W, (5) а также через значения деформаций

и. ES(t |-)Jbdx.

(6)

Приравнивая (4) и (5), получают выражение для модуля упругости

(ift-bp -t,)- lvnif)dx

Т7 .....«-.м....«.«.««

Предлагаемый способ повышает точность исследования слоев с большим декрементом затухания, так как основан на условии баланса кинетической и потенциальной энергий колебаний

.j14168914

и, таким образом, внутреннее трение дуемого материала и без них, измеряют материала не влияет на определяемую распределение по длине амплитуды де- величину модуля упругости.формации на поверхности подложки и

распределение по длине аютлитуд ско- Формула изобретения . рости колебаний образца и подложки, а

Способ определения модуля упругое- модуль Е упругости определяют из со- ти материалов, по которому возбуждают отношения

изгибные резонансные колебания образ- рг,ч ,1 т да в виде балки прямоугольного попе- ,(, Ь ( apt+pn tr,)- v Mbftjdx

речного сечения, образованной подлож- . |,Tt 2 tVt 4/3 - )dx

кой с нанесенными на нее с двух про- А jf v

тивоположных сторон, перпендикулярных где Ь - ширина образца;

плоскостей колебаний, слоями иссле- )„, - плотности исследуемого матедуемого материала, определяют пара- 15 .. Риала и материала подложки сометры колебаний образца, по которымответственно;

определяют модуль упругости исследуе- ri толщина слоя исследуемого мамого материала, отличающий-териала и подложки соответстс я тем, что, с целью повышения точ- венно;

ности при исследовании материалов с 20

большим внутренним трением, возбуж- v - амплитуды скорости колебаний

дают изгибные резонансные колебаниясоставного образца и подложки

подложки, уровень возбуждения образ- соответственно;

ца и подложки устанавливают из уело- - амплитуда деформации на повия равенства амплитуд деформаций на 25 верхности подложки;

поверхности подложки со слоями иссле- 1 - длина образца.