Образец для испытаний пьезоэлектрических материалов на механическую прочность Советский патент 1990 года по МПК G01N1/28 G01N3/00 

Изобретение относится к области контроля механической прочности пьезоэлектрических материалов и может быть использовано в процессе их изготовления,и проведения испытаний.

Целью изобретения является повышение достоверности испытаний при определении предела механической прочности пьезоэлектрических материалов.

На чертеже приведена схема образца.

Образец состоит из цилиндрического пьезоэлемента радиусом R и высотой Н. На его торцах нанесены то- косъемные электроды 1 и 2, а на боковой образующей поверхности - токопроводящая дорожка 3, вьтолненная в виде спирали. Токопроводящая дорожка 3 и токосъемные электроды 1 и 2 соединены отрезками коммутирующих электродов 4 и 5.

Нанесение токопроводящей дорожки 3 может вьшолняться любым из традиционных способов, например,вжига- нием металлосодержащих паст,напылением или химическим осаждением. После этого проводят поляризацию образца для придания ему пьезоэлектрических свойств и последующее электрическое соединение токопроводящей дорожки 3 и токосъемных электродов 1 и 2 отрезками коммутирующих электродов 4 и 5, которые наносятся холодным способом (например, осаждением) с целью предотвращения располяриза- ции образца. Возможны и другие варисд со |

0 Ч

САЭ

анты изготовления образцов, например нанесение токосъемных электродов, поляризации и одновременное холодное нанесение токопроводящей дорожки и коммутирующих электродов. В зависимости от геометрических размеров образца, уокопроводящую дорожку наносят так, чтобы угол наклона витка / arctg -:;--, где -

/гк

межвитковое расстояние дорожки.Это позволяет для заданных геометрически размеров образца и дорожки получить IН

максимальное число витков N ,-

+п

Экспериментально установлено,что при усилиях, достигающих порядка 60 % предела механической прочности образца, происходит появление микро- трещин и осыпание с поверхности осколков с линейным размером 1 0,3мм При этом их ориентация направлена вдоль направления действия придагае- мого усилия.

Нанеся дорожку указанным образом, можно обнаружить дефекты, линейньй размер 1 которых не менее +1,5 h. Для повышения достоверности необходимо минимизировать межзитковое ра с- стояние Й- Тогда параметры токопроводящей дорожки должны удовлетворять следующим условиям:

с

с

0 5

п

5

Токосъемные электроды 1 и 2 соединяют с измерительной аппаратурой, например осциллографом или вольтметром. Пока образец цел, электрические заряды, возникающие на токосьемных электродах взаимно компенсируются (так как электроды закорочены токопроводящей дорожкой),

V

Повреждения, которые с большой степенью вероятности начинаются на поверхности образца, что связано с повышенной чувствительностью хрупких материалов к поверхностным дефектам, направлены вдоль направления действия механических напряжений и приводят к разрыву токопроводящей дорожки и появлению нескомпенсированного заряда на токосъемных электродах, который с высокой степенью достоверности фиксируется измерительной аппаратурой.

Формула изобретения

Образец дл5} испытаний пьезоэлектрических материалов на механическую прочность, выполненный в виде поляризованного цилиндра с токосъемными электродами на торцах, отличающийся тем, что, с целью повьшзе- ния достоверности испытаний, на боковую поверхность цилиндра нанесена соединяющая токосъемныр. электроды токопроводящая дорожка в виде спирали с углом наклона с/ и числом витков N, удовлетворяющим соотношениям

Изобретение относится к испытаниям механической прочности пьезоэлектрических материалов. Целью изобретения является повышение достоверности испытаний. Образец содержит цилиндрический пьезоэлемент радиусом R и высотой H с токосъемными электродами 1 и 2, на боковой поверхности образца, выполненного в виде цилиндра, нанесена токопроводящая дорожка 3, выполненная в виде спирали. Дорожка и электроды соединены между собой коммутирующими электродами 4 и 5. Спираль наносится под углом α, определяемым из соотношения α≥ARCTG [3(1-5H)/20φR], а число витков N определяется из условия N≥10H/(3-5H). при испытании, пока цела токопроводящая дорожка, заряды на торцах взаимно компенсируются. При возникновении дефекта и разрыве дорожки появляется нескомпенсированный заряд, который с высокой степенью достоверности фиксируется измерительной аппаратурой. 1 ил.

Испытания с помощью образца осуществляют следующим образом.

После изготовления образец устанавливают в разрывную машину для ис

пытаний на механическую прочность при статических нагрузках либо на вибростенд (ударный стенд) для испытаний при динамических нагрузках.

40

,..«,..3Iiz5|).

45

N У/

ЮН

3-5h

где h - ширина токопроводящей дорожки, мм;

R - радиус образца,м; Н - высота образца,мм.

Редактор А.Шандор

Составитель Э.Карпиловская Техред М.Ходанич

Заказ 3046

Тираж 503

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

.Корректор О.Ципле

Подписное