Способ определения динамических механических характеристик материалов Советский патент 1990 года по МПК G01N3/38 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения динамической механической анизотропии материалов и исследования условий ее развития при деформировании образцов материалов в области низких частот.

Целью изобретения является ПОЕЫ- .шение достоверности определения динамических характеристик материалов за счет учета их анизотропных свойств.

Кольцеобразный образец материала, например полимерного, помещают в термокамеру и подвергают малоамплитудным осевым колебаниям низкой частоты,

определяют амплитуду механического напряжения путем измерения осевых сил, действующих на образец, амплитуду осевой деформации и сдвиг фаз между механическим напряжением и деформацией. По известным формулам определяют комплексный модуль нормальной упругости (модуль растяжения- сжатия) .

Далее образец подвергают вынужденным крутильным колебаниям с частотой, не кратной частоте осевых колебаний. Некратные частоты необходимы для исключения влияния составляющих .высших гармоник осевых колебаний на

СЛ 1

00 СП

J

N3

результаты измерений. Увеличивая и измеряя амплитуду угловых деформаций при непрерывном измерении осевых сил и деформаций, определяют зависимость j модуля нормальной упругости от амплитуды угловых деформаций, частоты и температуры.

Для чистоты эксперимента необходимо, чтобы осевые нагрузки не вносили 10 деструкции в динамическую ориентацию структур испытуемого образца под воздействием крутящего момента, т.е. амплитуда осевых напряжений должна быть много меньшей амплитуды напря- 15 жений, возникающих в образце под действием крутящего момента. При этом частоту осевых колебаний задают ниже, чем частоту крутильных колебаний, Испытания проводят при различной тем- 20 пературе образца. Показатель анизотропии материала при сдвиге определяют как отношение модуля нормальной упругости, определенного при наличии крутильных колебаний, к модулю нор- 25 мальной упругости при их отсутствии в зависимости от относительной амплитуды сдвиговых деформаций образца, определяемой амплитудой угловых деформаций, а также частоты и темпера- 30 туры.

Аналогично определяют зависимость модуля касательной упругости (модуля сдвига) от амплитуды осевых дефор 35 маций, частоты и температуры. При этом образец нагружают крутящим моментом с низкой частотой и малой амплитудой, определяют модуль касательной упругости при отсутствии осе- 40 вых нагрузок. Затем, прикладывая к образцу циклическую осевую нагрузку, постепенно увеличивают амплитуду осевых колебаний и определяют зависимость относительного модуля касатель- 45 ной упругости от относительной амплитуды осевых деформаций, а также частоты и температуры, т.е. показатель анизотропии материала при осевых деформациях .50 i

Для испытаний применяют образец кольцевой формы с толщиной стенок, Иного меньшей радиуса кольца, поскольку в этом случае с достаточной для 55 лрактики точностью можно пренебречь

разностью скоростей между наружным и внутренним слоями образца материала. Изобретение позволяет исследовать механическую динамическую анизотропию материалов, в частности полимерных, возникающую при их деформировании с различными скоростями. Результаты исследования могут быть использованы при разработке технологии изготовления деталей из материалов, обладающих самоармирующимися свойствами.

Формула изобретения

Способ определения динамических механических характеристик материалов, заключающийся в том, что испытуемый образец нагружают при разных температурах и частотах осевыми нагрузками и крутящими моментами, измеряют амплитуды осевых и угловых деформаций образцу и сдвиг-по фазе между деформациями и соответствующими нагрузками и определяют комплексные модули нормальной и касательной упругости с учетом температуры, о т- личающийся тем, что, с целью повышения достоверности за счет учета влияния анизотропных свойств материалов, используют образцы кольцевой формы, осевые нагруз- , ки и крутящие моменты прикладывают таким образом, что их частоты не кратны друг другу, и в два этапа, на одном из которых нагружение осуществляют при постоянной амплитуде осевых деформаций и монотонно возрастающей амплитуде угловых деформаций, по которым определяют зависимость модуля нормальной упругости от амплитуды угловых деформаций, на другом этапе нагружение осуществляют при постоянной амплитуде угловых деформаций и монотонно возрастающей амплитуде осевых деформаций, по которым определяют зависимость модуля касательной упругости от амплитуды осевых деформаций, и по зависимости этих модулей от амплитуд осевых и угловых деформаций определяют показатель анизотропии, по которому с учтом частоты и температуры судят о динамических механических характеристиках материала.

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для определения динамических механических характеристик материалов. Целью изобретения является повышение достоверности за счет учета влияния анизотропных свойств материалов. Сущность способа измерения динамических механических характеристик материалов заключается в том, что образец кольцевой формы подвергают деформированию во взаимно ортогональных направлениях циклически изменяющимися осевой нагрузкой и крутящим моментом при некратных соотношениях частот между ними и определяют зависимости модулей нормальной и касательной упругости от изменения амплитуды соответственно угловых и осевых деформаций образца при различных частотах их изменения и температурах. По этим зависимостям судят о динамической механической анизотропии материалов.