Способ исследования анизотропии модуля упругости и внутреннего трения материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к исследованию вязкоупругих свойств материалов, а именно к способам исследования анизотропии модуля упругости и внутреннего трения материалов.

Цель изобретения - повышение точности и информативности исследования.

На фиг.1 изображен исследуемый образец (образцы) в сборе с грузами, вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1 (для случая

одновременного исследования двух образцов); на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1.

Исследование анизотропии модуля упругости и внутреннего трения по описываемому способу осуществляется следующим образом.

На одном или двух соосных образцах 1 в виде дисков или колеи закрепляют диаметрально противоположно два одинаковых груза, каждый из которых содержит концевой участок - плоскую захватную часть 2

прямоугольной формы и цилиндрический удлинитель 3, связанный с захватной частью переходником 4. Каждый из грузов закрепляют на образце по площади сегмента образца с помощью прижимов 5 и 6 так, чтобы ширина образующегося между хордами сегментов рабочего участка 7 образца находилась в пределах 0.0872R...R, где R - наружный радиус образца. В случае одновременного исследования двух образцов 1 ка;хдый из них должен зажиматься между вставленной между ними захватной частью 2 и автономным прижимом 5(6). Образец (образцы) 1 устанавливают между захватной частью груза и прижимами так, чтобы рабочий участок 7 образца был ориентирован по направлению зондирования образца, которое отмечено диаметральной риской. После ориентирования образца (образцов) осуществляется его зажатие с помощью болтов 8 (или с помощью шпилек с навинченными на их концы гайками). После сборки систему образец (образцы) - грузы подвешивают на струнах в расчетных узлах колебаний, возбуждают резонансные из- гибные колебания рабочих участков 7 образцов по требуемой форме и измеряют параметры колебаний, в частности резонансную частоту системы и число циклов свободных колебаний, за которое амплитуда колебаний уменьшается в 2 раза, и по измеренным параметрам рассчитывают соответственно модуль упругости и характеристику внутреннего трения (в данном случае, декремент колебаний) материала образца. После определения исследуемых характеристик для одного направления зондирования ослабляют болты зажима одного из образцов, поворачивают его на необходимый угол, соответствующий следующему направлению зондирования, и снова зажимают образец. Затем таким же образом изменяют положение второго образца и осуществляют следующий цикл измерений.

Выбор ширины рабочего участка образца в пределах 0,0872 R...R обусловлен тем, что при ширине менее 0,0872R возрастает погрешность измерения частоты и декремента колебаний, а при ширине более R изменение измеряемых параметров в зависимости йт угла зондирования становится недостаточно выраженным (из-за усреднения параметров в широком интервале углов зондирования).

При использовании описываемого способа информативность исследования повышается за счет возможности определения модуля упругости и внутреннего трения по большему числу направлений, Точность повышается благодаря тому, что обеспечивается однородное напряженное состояние рабочего участка образца и исключаются погрешности, обусловленные при использовании известного образца в виде крыльчатки изменением свойств материала образца вследствие образования рабочих участков (лепестков) методом вырубки. Одновременное исследование двух образцов повышает проиводительность исследования.

П р и м е р. Из холоднокатанного листа толщиной 0,4 мм были изготовлены образцы в виде диска диаметром 40,0 мм. На образцах по направлению прокатки и через каждые 30° относительно направления прокатки наносились риски. Толщина зажимной части каждого груза составляла 5,0 мм Зажатие образцов осуществлялось с помощью прижимов шириной 9,6 мм и двух пар шпилек с гайками. Для исключения взаимного смещения прижимов и образцов в захватную часть грузов и прижимов запрессовывались (фиг.З) штифты диаметром 1,65 мм, расстояние между осями которых 35,6 мм. Ширина рабочего участка образца

12,0 мм (т.е. 0,6R). Систему образцы - грузы подвешивали на струнах (нитевидных звуко- проводах). Через один из звукопроводов возбуждали колебания системы, а через другой осуществляли измерение колебаний.

Формула изобретения

1 Способ исследования анизотропии модуля упругости и внутреннего трения материалов, по которому последовательно возбуждают резонансные изгибные колебания рабочих участков плоского осесиммет- ричного образца, ориентированных по различным направлениям, и измеряют параметры колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и информативности, используют образец в виде диска или кольца, с помощью разъемного соединения закрепляют на образце диаметрально противоположно по площадям сегмента два одинаковых груза так, что образующийся между хордами сегментов рабочий участок образца имеет ширину 0.0872R ..R, где R - наружный радиус образца, систему образец - грузы подвешивают на струнах, а различную ориентацию рабочих участков образца создают поворотом образца вокруг его оси относительно предварительно расфиксированных грузов.

2. Способ поп.1,отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, исследованию подвергают два одинаковых образца, которые устанавливают соосно и автономно соединяют их с грузами.

3. Способ по пп. 1-2, отличающийся тем, что концевой участок каждого груза вставляют между образцами и зажимают образцы между грузом и автономными прижимами.

Изобретение относится к исследованию вязкоупругих свойств материалов и обеспечивает повышение точности, информативности и производительности исследования. Способ предусматривает последовательное возбуждение резонансных изгибных колебаний рабочих участков образцов, ориенти- рованных по различным направлениям, Исследуемые образцы имеют форму диска или кольца. На образце или двух соосных образцах закрепляют диаметрально противоположно по площадям сегментов два одинаковых груза. Ширина рабочего участка образца, образующегося между хордами сегментов, должна быть в пределах 0.0872 Р - Р, где Р - наружный радиус образца. Систему образец - грузы подвешивают на струнах. Различную ориентацию рабочих участков образца создают поворотом образца вокруг его оси относительно предварительно расфиксированных грузов. При одновременном исследовании двух образцов концевой участок каждого груза вставляют между ними и зажимают образцы между грузом и автономными прижимами. Информативность исследования повышается за счет возможности определения модуля упругости и внутреннего трения материала по большему числу направлений, а точность - за счет обеспечения однородного напряженного состояния рабочего участка образца. Возможность одновременного исследования двух образцов повышает производительность исследования. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1