Изгибный маятник Советский патент 1989 года по МПК G01N11/16 

Изобретение относится к технике определения физико-механических характеристик веществ путем измерения параметров свободных колебаний сис- инерционная деталь - упругий элемент (исследуемый образец) и может быть применено в электронной, металлургической , химической и других отраслях промьшшенности для лабора- торных исследований и заводских испытаний материалов на предприятиях-изготовителях и потребителях выпускаемой продукции с,

Цель изобретения - повышение достоверности определения вязкоупругих характеристик материала, а также

расширение диапазона амплитуд колебаний образцао

Расположение элементов колебательной системы позволяет возбуждать изгибные колебания образца за счет движения подвижного зажима в горизонтальной плоскости по дуге окружности, не возбуждая, при зтом, механических колебаний в поводке или торсионе как в известных устройствах. Это достигается тем, что поводок выполнен в виде телескопического штока, соединяющего подвижной зажим с инерционной деталью и расположенного таким образом, на одной оси с образцом, а торсион совершает движение по поверхности конуса, радиус основания

СО

сл

которого совпадает с расстоянием от точки закрепления пегюдвлжио -) зажима до центра тяжести инерционной детали., Сохранение геометрических раз- меров системы нри нсследованяи образцов раз.чичной длины д,ос пп-астся тем, что шток выполнен в виде телсскони- ческого стержня. Возникающая нри колебаниях горизонтальная составляющая силы натяжения торснона, сжимающая образец, комненсируется силой электро-- статического нритяжения экранов,, Сила электростатического нритяжения инердиоиной детали к экрану создается нутем нриложения к ним необходимой величины разности нотенциалов, 11а- нраиление электростатической силы вдоль оси; точка зак)енлетгня нснод- пижг ого зa. - тчкасч л ынер-- ционной дeтaJH- оби - и-г -игнас ген тем,

что внешний MeTaJS UiHr .CKiHi также Экран, saKpCiiJieiuibiii и;., suiep- ционной детали, имеют ви/г, ч,,стей цилиндрических поверхностей ко и ;ентрич ных с окружностью, по дуге которой движется цс;нтр тяжести инерционной детали.

На чертеже нре.дставлена функциональная схема нредлагаемого изгиб- него маятника

Нзгибный маятник содержит унругий нроводящий торсион Ij уравновешивающий вес инерционной детаоп- 2 п вертикальной нлоскости и закренленный с одной стороны на вертикальной штанге 3, а с другой - в центре дискообразной инерционной детали 2, к которой в горизонтальной нлоскости жестко нрикренлен телесконический шток 4,на другом конце которого находится нод- внжной зажим 5, нередагощий нзгнбные колебания образцу 6, второй конец образца кренится в ненодвижиом зажим 7, который жестко скренлен со штангой 3 коротким стержнем 8, цилиндрический экран 9, жестко связанный с инерционной деталью и внешний экран 10, датчшс П перемещения, источник постоянного напряжения, нодклгоченный с одной стороны в точке кренления то сиона 1 к штанге 3, а с другой стороны к экрану 10. При необходимости электростатической изоляции образ да, вертикальная штанга 3 и телесконический шток А изготавливаются из диэлектрического матери;злас

Устройство работает следушь м образом.

Q1520

25

-

30

35

40

45

50

55

Исследуемый образец, Р меющий некоторую д/н1ну. закренляется в зажимах 7 и 5 и далее с номош,ью телеско- нического штока 4 устанавливается расстояние ВО, онределяемое но теореме Пифагора ВО (АО - АВ) /. Между экранами 9 и 10 создается такая величина разности, нотенциалов с немощью источ.ника нанряжения, которая создает силу электростатического нритяжения детали 2 к экрану 10,уравновешивающую горизонтальную составляющую силы натяжения торсиона. После снятия начального отклоняющего усилия, создаваемого системой возбуждения колебания (не ноказана), инерционная деталь 2 и шток 4 совершают свободные колебания ъ горизонтальной нлоскостн, которые носредством подвижног-о зажима 5 передаются исследуемому образцу 6. Таким образом, образец 6 совершает свободные изгиб- ные колебания относительно ненодвиж- ного зажима 7. Механические колебания системы с помощью датчика 11 пе ремещения нреобразуются в электрические , а затем могут подаваться в систему обработки и 5формации (не ноказана) о

Иснользование нредлагаемого устройства изгнбнот о маятника позволяет измерять точные значения логарифмического декремента затухания, амнли- туды и частоты колебаний образца в условиях изгибных колебаний последнего только в горизонтальной плоскости, что в отличие от известных маятников позволяет получать достоверные значения таких физико-механических характерис1 ик материала, как модуль Юнга, демнфируюи;ая способность, концентрация дефектов структуры и др. Кроме того, измерение реологических нараметров материала возможно 3 диапазоне амплитуд колебаний образца, определяемом прочностью носледнего на изгиб, в -отличие от известных устройств; где ам- нлитуда конструктивно ограничена небольшими смещениями ( ) вблизи положения равновесия образца о Формула изобретения

1о Изгибный маятник, содержащий торсион, верхний конец которого закреплен неподвижно, а нижний прикреплен к инерционной детали, подзи/кньй, связанный с инерционной деталью, и

неподвижный зажимы для образца, а также датчик перемещения, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности определения вязкоупругих характеристик исследуемого материала, а также расширения диапазона амплитуд колебаний образца, он снабжен устройством компенсации горизонтальной составляющей силы натяжения торсиона, верхний конец которого прикреплен посредством вертикально установленной штанги к неподвижному зажиму для образца, а нижний - к центру тяжести инерционной детали, соединенной с пoдв iжным

975046

зажимом посредством телескопического штока, расположенного в горизонтальной плоскости соосно с образцом,

2, Маятник по п.1, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что устройство компенсации горизонтальной составляющей силы натяжения торсиона выполнено в виде двух электростатически взаимо- 10 действующих во время измерений экранов, концентричных с окружностью перемещения центра тяжести инерционной детали, при этом, один из экранов жестко связан с инерционной деталью 15 с помощью штока, а другой установлен неподвижно.

Изобретение может быть использовано для изучения вязко-упругих свойств материалов и влияния на эти свойства дефектов структуры. Цель изобретения состоит в повышении достоверности определения вязко-упругих характеристик материала, а также в расширении диапазона амплитуд колебаний образца. Изгибный маятник содержит торсион, прикрепленный с одной стороны к вертикальной штанге, а с другой - к центру тяжести инерционной детали, к которой жестко прикреплен телескопический шток, передающий посредством подвижного зажима изгибные колебания образцу, второй конец которого зажат в неподвижном зажиме, жестко связанном со штангой. Горизонтальная составляющая силы натяжения торсиона, сжимающая образец, компенсируется силой электростатического притяжения между двумя экранами, выполненными в виде частей цилиндрических поверхностей, концентричных с окружностью, по дуге которой движется центр тяжести инерционной детали. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

/

ю