Устройство для исследования механических характеристик материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N29/00 

Изобретение относится к испытаниям механических свойств материалов и может быть использовано для определения их механических характеристик.

Цель изобретения - обеспечение возможности определения модулей упругости третьего порядка.

На чертеже представлена блок-схема устройства для исследования механических характеристик материалов.

Устройство содержит ngecc (не показан) с неподвижным 1 и подвижным 2 пуансонами, предназначенными для сжатия исследуемых образцов, излучающий 3 и приемньй 4 преобразователи продольных колебаний, смонтированные со- осно соответственно в неподвижном 1 и подвижном 2 пуансонах, последовательно соединенные синхронизатор 5 и генератор 6 импульсов, выход которого подключен к излучающему преобразователю 3 продольных колебаний, подключенные к выходу приемного преобразователя 4 продольных колебаний последовательно соединенные усилитель 7,

детектор 8, компаратор 9 и измеритель,, 10 временных интервалов, элемент ИЛИ 1 1 , тензометр 12 и подключенные к его вы- ходам первый 13 и второй 14 тензодат- чики-j предназначенные для измерения соответственно продольной и поперечной деформаций поверхности исследуемого образца, последовательно соединенные второй генератор 15 импульсов и излучающий преобразователь 16 сдвиговых колебаний, последовательно соединенные третий генератор 17 импульсов и второй излучающий преобразователь 18 сдвиговых колебаний, первый 19 и второй 20 приемные преобразователи сдвиговых колебаний, выходы которых подключены к входу усилителя 7. Первый выход синхронизатора 5 подключен к первому входу элемента ИЛИ 11 , второй выход синхронизатора 5 подключен к входам второго генератора 15 импульсов и к второму входу элемента ИЛИ 11, третий выход синхронизатора 5 подключен к входу третьего генератора 17 и к третьему входу элемента

о Э

(Л

ИЛИ 1 I, выход которого подключен к входу запуска измерителя 0 временных интервалов, а четвертый выход синхронизатора 5 подключен к входу запуска г тензометра 12. Первые излучающий 3 и приемный 19 преобразователи сдвиговых колебаний и вторьте излучающий 18 и приемный 19 преобразователи сдвиговых колебаний образуют две пары преобра- ю эователей с взаимно ортогональной поляризацией, направленной соответственно параллельно и перпендикулярно направлению сжатия исследуемого образца 21 .15

Устройство работает следующим обазом.

Синхронизатор 5 поочередно выраатывает синхроимпульсы для запуска генераторов 6, 15 и 17 и тензометра 12. Одновременно с запуском генерато- ров 6, 15 и 17 через элемент ИЛИ на вход запуска измерителя 10 временных интервалов подается запускающий импульс. Генераторы 6, 15 и 17 поочередно возбуждают преобразователь 3 продольных колебаний и преобразователи 16 и 18 сдвиговых колебаний с взаимно ортогональной поляризацией. Образец 21 поочередно зондируется продольной акустической волной и сдвиговыми волнами с поляризацией, параллельной и перпендикулярной направлению сжатия исследуемого образца, осуществляемого прессом. Акустические волны, прошедшие образец 21, принимаются приемными преобразователями 4, 19 и 20. Сигналы с их выходов усиливаются усилителем 7, детектируются детектором 8 и поступают на вход компаратора 9. Сигналом с выхода последнего осуществляется остановка измерителя 10 временных интервалов. JBKHM образом, на выходе последнего получают последовательно информацию о времени распространения в образце продольной акустической волны и двух сдвиговых волн с поляризацией, параллельной и перпендикулярной направлению сжатия образца. Затем по четвертому синхроимпульсу синхронизатора 5 срабатывает тензометр, измеряя с помощью тензодат- чиков 13 и 14 продольную и поперечную относительные деформации образца 21 „ Указанные измерения проводят для ряда нагрузок, задаваемых прессом.

0

5

г 5

0

35

40

45

50

55

Р

Модули упругости третьего порядка

ГпмопРеДеляют с Учетом измеренных величин из соотношений

1 PVij + Cijk6mm Ј,„, ,

где С;: модули упругости второго порядка ненагруженного материала, (i - направление распространения упругой волны; j - направление колебаний частиц в волне; i, j, m - 1,2, 3);

плотность исследуемого материала; V :| - скорость ультразвуковых

волн; относительные деформации.

Формула изобретения

Устройство для исследования механических характеристик материалов, содержащее пресс с неподвижным и подвижным пуансонами, предназначенными для сжатия исследуемых образцов, излучающий и приемный преобразователи продольных колебаний, смонтированные соосно соответственно в неподвижном и подвижном пуансонах, последовательно соединенные синхронизатор и генератор импульсов, выход которого подключен к излучающему преобразователю продольных колебаний, подключенные к выходу приемного преобразователя продольных колебаний последовательно соединенные усилитель, детектор, компаратор и измеритель временных интервалов элемент ИЛИ, тензометр и подключенные к его выходам первый и второй тензодатчики, предназначенные для измерения соответственно продольной и поперечной- деформаций поверхности исследуемого образца, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности определения модулей упругости третьего порядка, оно снабжено последовательно соединенными вторым генератором импульсов и излучающим преобразователем сдвиговых колебаний, последовательно соединенными третьим генератором импульсов и вторым излучающим преобразователем сдвиговых колебаний, первым и вторым приемными преобразователями сдвиговых колебаний выходы которых подключены к входу усилителя, первый выход синхронизато5

pa подключен к первому входу элемента ИЛИ, второй выход синхронизатора подключен к входам второго генератора импульсов и к второму входу элемента ИЛИ, третий выход синхронизатора подключен к входу третьего генератора и к третьему входу элемента ИЛИ выход которого подключен к входу запуска измерителя временных интервалов, четвертый выход синхронизатора

520886

подключен к входу запуска тензометра, а первые излучающий и приемный преобразователи сдвиговых колебаний и вторые излучающий и приемный преобразователи сдвиговых колебаний образуют две пары преобразователей с взаимно ортогональной поляризацией, направленной соответственно па- 10 раллельно и перпендикулярно направлению сжатия исследуемого образца.

Изобретение относится к испытаниям механических свойств материалов и может быть использовано для определения их механических характеристик. Цель изобретения - обеспечение возможности определения модулей упругости третьего порядка. В устройстве осуществляется измерение скорости продольной акустических волн и деформаций образца исследуемого материала при различных нагрузках, по которым вычисляют модули третьего порядка материала. 1 ил.