Способ определения физико-механических свойств материалов Советский патент 1991 года по МПК G01N27/72 

Изобретение относится к механическим и электромагнитным испытаниям материалов, в частности к способам определения модуля упругости, внутреннего трения и коэрцитивной силы материалов.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет определения коэрцитивной силы.

Способ состоит в том, что к образцу исследуемого материала, подвешенному на тонких нитях к датчикам, в узлах колебаний прикрепляют нежесткие тоководы, с помощью которых по образцу пропускают переменный электрический ток, при этом измеряют (наряду с частотой собственных колебаний и декрементом) изменения периода собственных колебаний образца в зависимости от силы тока. Величина изменения

периода, приходящаяся на один ампер, пропорциональна току размагничивания, который позволяет определить коэрцитивную силу.

Пример. Изготовлены образцы 0 8 мм, I 200 мм из следующих ферромагнитных материалов: армко-железо, кобальт, сталь 70СЗ и др. Образцы подвешивают на тонких нитях к двум датчикам, один из которых возбуждает колебания в образце, а другой их регистрирует, преобразует в электрический сигнал (электрические колебания той же частоты) и подает на усилитель, откуда сигнал подается на измерительные приборы. Период колебаний измеряют с помощью частотомера-хронометра 05041, который позволяет измерить период с точностью до 1 10 мкс

О

ч: ос

ч N: з

за 1 с. Это позволяет в дальнейшем достаточно быстро с большой точностью измерить изменение периода при кратковременном пропускании тока через образец, чтобы избежать его нагревания. С этой же целью колебания образца осуществляют в режиме автоколебаний, вследствие чего образец сразу же колеблется с собственной частотой. Измерив период (или частоту), определяют модуль нормальной упругости по формуле (для цилиндрического образца)

Е 1,6388-10-8(7)4Т(Т)2

(1)

где I - длина образца, см; d - диаметр образца, см; Р - вес образца, г;

Т -т- - период собственных колебаний,

с (f - частота, Гц);

Е - модуль нормальной упругости, кгс/мм2.

Внутреннее трение измеряют на той же установке и образце, что и модуль, причем исходным состоянием является колеблющийся с собственной частотой образец. Прекращая возбуждение колебаний образца, одновременно включают пересчетный прибор, который считает число колебаний, необходимое для расчета внутреннего трения Cf по формуле

-

Vj( l/rr

1

АО

(2)

О i | I л о

;JT VnAn где 5- декремент затухания колебаний;

АО начальная амплитуда;

An - амплитуда n-го колебания.

Для расчета необходимо измерить число колебаний п, в течение которых амплитуда уменьшается с А0 до Ап. Обычно в пересчетных приборах используются дискриминаторы, устанавливающие отношение

ОГ I ОЛ

-г 2,7, тогда Пд- 1.

Для измерения коэрцитивной силы на той же установке и образце (для реализации предлагаемого способа) к узлам изгибных колебаний образца прикрепляют нежесткие тоководы из жгута тонких медных проволочек, по которым по образцу пропускают ток частотой 50 Гц. Силу тока изменяют от 0 до 10 А. После измерения Тип без тока для определения Е и включают кратковременно ток известной силы I и измеряют соответствующий период колебаний Тт.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

Фиксируют изменения периода собственных колебаний образца А Т - Тт и определяют А Т/1.

На этих же образцах измеряют на коэр- цитиметре КИМФ-1 ток перемагничивания ip и рассчитывают коэрцитивную силу Не по формуле

р о(

с - -g- 3

io и В для одного и того же прибора, формы и размеров образцов, - есть величины постоянные и определяются путем измерений, аттестационных образцов. В нашем случае

io ,7.10 5M.

По экспериментальным данным составляют уравнение регрессии, коэффициенты которого определяют методом наименьших квадратов

Y (240-4,,(4)

где Y -j- , мкс/А; X ip, mA.

Находят по этой формуле ток размагничивания, по величине тока размагничивания определяют коэрцитивную силу по формуле

AT 240 - 4,3-103(3, + 2 )

(5)

Таким образом, предлагаемый способ позволяет одновременно измерить модуль упругости, внутреннее трение и коэрцитивную силу, что повышает производительность труда вдвое.

Формула изобретения Способ определения физико-механических свойств материалов, включающий возбуждение изгибных колебаний в исследуемом образце, измерение периода собственных колебаний и декремента их затухания, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет определения коэрцитивной силы, через исследуемый образец пропускают переменный электрический ток и измеряют изменение периода собственных колебаний исследуемого образца, определяют коэрцитивную силу материала из следующего соотношения :

AT

-5

Не +2-10

-з).

5

L 240-4,3-103(3,7-10

где АТ(НС) - изменение периода собственных колебаний образца после пропускания через него электрического тока, I(A);

А

Нс - коэрцитивная сила материала,

М1

Изобретение относится к механическим и электромагнитным испытаниям материалов. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет определения коэрцитивной силы исследуемого материала. Способ заключается в следующем. Образец исследуемого материала в виде-стержня подвешивают к датчикам и в нем возбуждают изгибные колебания в режиме автоколебаний. С помощью частотомера-хронометра измеряют период колебаний. К узлам колебаний образца прикрепляют гибкие жгуты из тонких медных проволочек, ло которым пропускают пе- ременный ток различной силы. По изменению периода собственных колебаний в зависимости от силы тока определяют коэрцитивную силу материала образца, пропорциональную току перемагничива- ния. Одновременно определяют модуль упругости и внутреннее трение в материале, рассчитываемые по частоте собственных колебаний образца и декременту их затухания. w Ј