Образец для определения модуля сдвига и способ его определения Советский патент 1991 года по МПК G01N3/32 G01N3/24 

1

(21)4037678/28; 4057972/28

(22)13.03.86

(46) 23.02.91. Бюл. № 7

(71)Московский институт радиотехники, электроники и автоматики

(72)Ю. И. Виноградов, Е. И. Кочемасова, В. М. Овчинников и Г. Д. Кошкин

(53)620.176.24(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 989375, кл. G 01 N 3/24, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 1060982, кл. G 01 N 3/32, 1982.

(54)ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ СДВИГА И СПОСОБ ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ

(57)Изобретение относится к испытаниям материалов на прочность, в частности к определению модуля сдвига трехслойных образцов материала заполнителя. Цель изобретения - повышение точности путем устранения влияния краевых эффектов, а также расширение технологических возможностей путем обеспечения усталостных испытаний.

Образец состоит из несущих слоев и расположенного между ними слоя заполнителя. Слои выполнены в виде образованных витками волокон со связующим составом полых цилиндров 1, 2 и 3. Волокна имеют прочность на разрыв, превышающую прочность на разрыв связующего состава. В полости цилиндра 2 установлена прикрепленная к нему инерционная масса 4. Параметры образца подбирают намоткой и обмоткой волокон. В образце возбуждают резонансные чередующиеся колебания - линейные и крутильные, а модуль сдвига определяют из следующих соотношений: 0 (4nmv/l )Х

X (Нвнеш-RBHMP/RBHCIII-I-RBHNTP), Gy (4nJxV / /I) (ReHeiu-RBHVTP/(Renem-|-RBH Tp ) 1 / RBHVTP,

RBHCUJ - внешний диаметр слоя заполнителя, RBHXTP - внутренний диаметр слоя заполнителя, 1 - длина слоя заполнителя, v - собственная частота линейных колебаний, Jx - осевой момент инерционной массы, V - собственная частота крутильных колебаний. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

SS

(/

05 ГчЭ

СО

оо

Изобретение относится к испытаниям материалов на прочность, в частности к определению модуля сдвига трехслойных образцов материала заполнителя.

Цель изобретения - повышение точности путем устранения влияния краевых эффектов, а также расширение технологических возможностей путем обеспечения усталостных - опытани и.

;,, На чертеже представлен образец для определения модуля сдвига с инерционной массой.

Образец содержит несущие слои в виде наружного и внутреннего полых цилиндров 1 и 2, между цилиндрами 1 и 2 расположен слой заполнителя, например, ячеистой структуры, выполненный в виде коаксиального цилиндрам I и 2 полого цилиндра 3. Цилиндры 1-3 образованы витками волокон со связующим составом. Материал волокон имеет прочность на разрыв, превышающую прочность на разрыв связующего состава. В цилиндре 2 размещена соосная ему цилиндрическая инерционная масса 4.

Образец изготавливают следующим обра- зом.

Наматывают на оправку заданное число волокон нитей, прядей или тканых лент, пропитанных связующим составом, формируя цилиндр 2. Затем формируют слой заполнителя в виде цилиндра 3, например, из пенопласта ПХВ-1-195, из металлической фольги, бужных, картонных, тканных сото- пластов и т. д. Аналогично формируют цилиндр 1.

Несущие слои могут быть образованы как одним, так и разными материалами, одина- ковой или разной толщины.

Термообработкой отверждают связующий состав, при котором несущие слои становятся упругими с требуемой жесткостью и жестко соединяются с заполнителем. При много- кратном использовании образца отматывают заданное число волокон, формируя образец заданных размеров.

Способ определения модуля сдвига образца осуществляют следующим образом.

Отмоткой или намоткой волокон подби- рают параметры образца. Жестко связывают один из несущих слоев с инерционной массой 4, например, устанавливают ее и закрепляют в полости цилиндра 2.

Цилиндр 1, не связанный с массой 4, с торцов соединяют с возбудителем линейных или крутильных колебаний, например с вибростендом. Возбуждают в нем по заданной программе чередующиеся осевые и крутильные резонансные колебания по основной форме путем сообщения возбудителем гармо- нических или крутильных перемещений ци- линдру 1. Специальная автоматическая система, которой снабжен вибростенд, изменяя частоту колебаний возбудителя, образует, а

-

затем и поддерживает в процессе испытаний явление резонанса. С помощью измерительной аппаратуры, например любого электронного лучевого осциллографа, через определенные промежутки времени измеряют частоту и амплитуду линейных и крутильных колебаний инерционной массы 4. По изменению резонансной частоты, которая, как правило, уменьшается, и изменению амплитуды, которая, как правило, увеличивается, судят об усталости заполнителя, а модули сдвига его Gx и Оф определяют из соотношений

4nmv Рвнеш-RBHVTP

G,

l -f-

1

RuHcm-f-RBiiyT

If( HUHCIJJ -|- j

где RBHCM. - радиус наружной поверхности

слоя заполнителя; RB,,yT - радиус внутренней поверхности

слоя заполнителя; 1 - длина слоя заполнителя; m - инерционная масса; v - собственная частота линейных

колебаний; V; - собственная частота крутильных

колебаний.

Образец не нуждается в специальном приспособлении для сохранения параллельности несущих слоев в процессе динамических испытаний. Осевая симметрия конструкции образца обеспечивает их параллельность при возбуждении как линейных, так и крутильных колебаний.

Формула изобретения

1629810 5b

сдвига Gx и G,; определяют из следующихгде m - масса цилиндрического тела;

соотношений:v - собственная частота линейных

колебаний;

4ягтп Ненец,-R.HVTP1 - Длина слоя заполнителя;

и --„- RBHCIM - радиус наружной поверхности слоя

О Квнеш -4-Квн тр.-г.

заполнителя;

RBHVTP - радиус внутренней поверхности 4ттТ„2 оослоя заполнителя;

,-,4nJxV4 КвнешKBHVTOJ.

иф --у--- ,Jj - осевой момент инерции цилиндри& (Квнеш +Кв„утр) Квнчтрческоготела.