Способ определения зависимости модуля упругости заполнителя составного образца от собственной частоты образца Советский патент 1992 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, преимущественно к способам определения деформационных свойств материалов.

Известен способ определения модуля упругости материалов вплоть до температуры плавления, сущность которого состоит в том, что исследуемый материал помещают в оболочку из материала, модуль упругости которого и его изменения в исследуемом интервале температур известны, а температура плавления выше температуры плавления исследуемого материала, и по массе, геометрическим параметрам, значению модуля упругости материала оболочки и частоте колебаний составного образца рассчитывают модуль упругости исследуемого материала (заполнителя оболочки).

Наиболее близким к предлагаемому является способ, включающий предварительные испытания, при которых определяют модуль упругости (Е) образца исследуемого материала без оболочки в интервале температур, в котором сохраняется исходная форма образца, регистрируют температурную зависимость частоты собственных колебаний оболочки без заполнителя, затем проводят измерение собственной частоты оболочки с заполнителем из исследуемого материала (составного образца) вплоть до температуры плавления исследуемого материала.

Таким образом проводят тарировку зависимости модуля упругости заполнителя от собственной частоты колебаний составного образца.

vj го XI о

СА)

О

Для ряда материалов такого рода тарировка не обеспечивает необходимой достоверности и точности температурной зависимости величины модуля упругости, вследствие протекания в материале в ре зультате нагревания необратимых изменений, а также ввиду малости диапазона изменения величины модуля упругости.

Цель изобретения - повышение достоверности зависимости при изменении модуля упругости, вызванном изменением температуры материала заполнителя, и повышение точности путем обеспечения возможности расширения диапазона изменения модуля упругости заполнителя.

Применение данного способа позволит повысить точность определения модуля упругости материалов при высоких температурах по сравнению с прототипом на 20-30%.

Поставленная цель достигается тем, что тарировку зависимости модуля заполнителя от частоты колебаний составного образца проводят при комнатной температуре, определяя собственные частоты двух составных образцов, представляющих собой каждый оболочку с заполнителем, один из которых выполнен из исследуемого материала, в качестве второго составного образца используют образец, материал заполнителя которого имеет модуль упругости, отличный от модуля упругости исследуемого материала при комнатной температуре.

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно определяют модули упругости двух образцов, в том числе исследуемого материала без оболочки при комнатной температуре, а также модуль оболочки без заполнителя. Затем поочередно оба образца помещают в одну и ту же оболочку, температура плавления которой выше температуры плавления исследуемого материала, возбуждают в составных образцах резонансные изгибные колебания, измеряют собственную частоту обоих образцов также при комнатной температуре, По результатам предварительных испытаний устанавливают зависимость модуля упругости заполнителя от собственной частоты составного образца, которой пользуются для определения модуля упругости исследуемого материала при нагреве вплоть до температуры его плавления.

Пример. Определение модуля упругости свинца вплоть до температуры его плавления.

Изготавливают цилиндрические образцы из свинца: диаметр (d) 8 мм, длина

(L)200 мм, масса (тсв) 0,1141 кг, модуль (ЕСв) 2000 кг/мм -и молибдена: диаметр (d) 8 мм, длина (L) 200 мм, масса (тмо) 0,0905784 кг, модуль (Емо) 33000 кг/мм2.

Образцы при комнатной температуре

поочередно помещают в алюминиевую оболочку: наружный диаметр (D) 10 мм, внутренний диаметр (d) 8 мм, длина (L) 200 мм, масса (гпп) 0,01888 кг, модуль (Е0)

7000 кг/мм - и определяют частоты собственных колебаний (Р) обоих составных образцов.

Получили для образца со свинцовым заполнителем РСв 548 Гц и с молибденовым Рмо 1070 Гц. По результатам этих предварительных измерений находим коэффициенты А и В в выражении для зависимости модуля заполнителя от частоты собственных колебаний составного образца вида:

Ei A(m0 + nrii)Pi2 + В.

Для данного примера А 1,69226, В -37934. Модуль упругости свинца для интервала температур вплоть до 327°С определяют по зависимости

30

Есв 1,69226(0,01888+0,1141)Р2-37934. Формула изобретения

Способ определения зависимости модуля упругости заполнителя составного образца от собственной частоты образца, заключающийся в том, что при комнатной температуре определяют собственные частоты двух составных образцов, представляющих собой каждый оболочку с

заполнителем, один из которых выполнен из исследуемого материала и имеет модуль упругости, отличный от модуля упругости заполнителя второго образца, и определяют собственную частоту оболочки без заполнителя, по которым определяют зависимость модуля упругости заполнителя от собственной частоты составного образца, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверности зависимости при изменении модуля упругости, вызванном изменением температуры образца, и повышения точности путем обеспечения возможности расширения диапазона изменения модуля упругости

заполнителя, в качестве второго составного образца используют образец, материал заполнителя которого имеет модуль упругости, отличный от модуля упругости исследуемого материала при комнатной температуре.

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, к способам определения модуля упругости материалов. Цель изобретения - повышение достоверности зависимости от изменения модуля упругости, вызванном изменением температуры образца, и повышение точности за счет обеспечения возможности расширения диапазона изменения модуля упругости заполнителя. Образец испытуемого материала помещают в оболочку из материала, температура плавления которого выше температуры плавления материала образца, нагревают составной образец вплоть до плавления исследуемого материала, возбуждая и измеряя частоту собственных колебаний и рассчитывая по ней модуль упругости. Предварительно в оболочку помещают разные образцы, модули упругости материала которых различаются в несколько раз и известны с большей точностью. (Л С