Способ определения модуля упругости материала Советский патент 1992 года по МПК G01N3/00 

Изобретение относится к механическим испытаниям материалов, а более конкретно, к способам определения модуля упругости материалов в широком диапазоне температур.

Известен способ определения модуля упругости материала, по которому к образцу вдоль его оси прикладывают сжимающую нагрузку с постоянной скоростью деформирования, определяют величину нагрузки в процессе деформации в упругой области, по которой судят о модуле упругости. Однако этот способ трудоемок, требует применения прецизионных приборов для определения деформации образца, исключает или делает очень трудоемким процесс определения модуля упругости в условиях повышенных или

пониженных температур, практически неприменим при испытаниях тонких длинномерных образцов из-за потери последними устойчивости,

Наиболее близким к предлагаемому является способ определения модуля упругости, по которому к образцу вдоль его оси прикладывают сжимающую нагрузку с постоянной скоростью деформирования до момента потери устойчивости образца, а о модуле упругости судят по максимальному значению этой нагрузки по формуле

Ркр (УтЕ)2

Е

л2

Ч

сл

XI

сл

где Ркр - максимальное значение нагрузки;

VT - теоретический коэффициент приведенной длины, учитывающий условия закрепления концов образца; 6- рабочая длина образца; ,1 - минимальный момент инерции поперечного сечения образца.

Недостатком указанного способа является его ограниченность в способах крепления образцов (только в соответствии с теоретическими схемами, для которых рассчитан V- ), большая погрешность определения Vj , а следовательно, и модуля упругости Е, так как величина VT получается теоретически с учетом идеальных схем закрепления концов образца, точная реализация которых на практике отсутствует.

Цель изобретения - повышение точности определения модуля упругости материала за счет дополнительного испытания образца, модуль упругости которого известен.

Указанная цель достигается тем, что дополнительно к образцу в виде стержня, который нагружают сжатием с постоянной скоростью деформирования до потери устойчивости, регистрируют усилие сжатия в момент потери образцом устойчивости и по величине этого усилия и первоначальных геометрическим размерам стержня определяют модуль упругости материала образца, аналогично испытывают образец, имеющий одинаковые размеры с исследуемым образцом и изготовленный из материала, модуль упругости Ео которого известен, определяют по результатам испытания дополнительного образца параметр v, учитывающий краевые условия на концах стержня при его нагружении, используя соотношение

У Я2Ео1/ Р,ЧЛ1/2

где - усилие потери устойчивости дополнительного образца;

С и I - длина и минимальный момент инерции поперечного сечения образцов,

а рабочую длину Рр исследуемого образца выбирают из условия

Гр(л2Е01/аПцР) где оьц предел пропорциональности исследуемого материала;

F - площадь поперечного сечения образцов;

VT - теоретический коэффициент приведенной длины, учитывающий условия закрепления концов образца.

Способ определения модуля упругости осуществляют следующим образом.

Осесимметричный образец материала с известным значением Е0 устанавливают в захваты испытательной машины с рабочей длиной, рассчитанной по формуле

0

Гр (У Eol/CTnuFV)1

и нагружают на сжатие вдоль его продольной оси с постоянной скоростью деформирования, осуществляя запись изменения нагрузки во времени до падения нагрузки вследствие потери устойчивости образца. Определяют РАКр. Затем проводят аналогичное испытание образца таких же размеров, с такой же рабочей длиной из исследуемого материала и определяют РКр.

Определяют v E0l/Ј2P /z и

Е Ркр-Ј , с- -LO

РЈР

5 П р и м е р. На универсальной машине MTS-25 были проведены испытания образцов с рабочей длиной I 130 мм из алюминиевых сплавов 1420 и В 95. Давление в гидравлической системе захватов, влияю0 щее на условие закрепления концов образца, варьировали в пределах от 7 до 35 МПа. Теоретическое значение V равно 0,5. Для сплава 1420 значение модуля упругости Ео равно 7,8104 МПа. Использование извест5 ного способа определения модуля упругости давало погрешности измерения модуля до 28%.

В таблице приведены данные испытаний по предпагаемому способу.

0 Модуль упругости сплава В 95 равен 7.0- 10 МПа. Из таблицы видно, что погрешность определения модуля не превышает 2%.

Формула изобретения

5Способ определения модуля упругости

материала, по которому образец в виде стержня нагружают сжатием с постоянной скоростью деформирования до потери устойчивости, регистрируют усилие сжатия в

0 момент потери устойчивости и по величине этого усилия и первоначальным геометрическим размерам стержня определяют модуль упругости материала образца, отличающийся тем, что. с целью повышения

5 точности определения, дополнительно аналогично испытывают образец, имеющий одинаковые размеры с исследуемым образцом и изготовленный из материала, модуль упругости ЕО которого известен, определяют

0 по результатам испытания дополнительного образца параметр v учитывающий краевые условия на концах стержня при его нагружении, используя соотношение

)12

где Рдкр - усилие потери устойчивости дополнительного образца;

Ји I - длина и минимальный момент инерции поперечного сечения образцов,

а рабочую длину fp исследуемого образца выбирают из условия

1р Н(л2Е01/оьцР) где Олц - предел пропорциональности исследуемого материала;

F - площадь поперечного сечения образцов;

VT - теоретический коэффициент приведенной длины.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для определения модуля упругости материала. Цель изобретения - повышение точности определения модуля упругости. Используют образец в виде стержня из исследуемого материала и дополнительный образец, имеющий одинаковые размеры с исследуемым образцом и изготовленный из материала, модуль упругости Ео которого известен Определяют по результатам испытания дополнительного образца параметр г,учитывающий краевые условия на концах стержня при его нагружении, используя соотношение V .тг2Ес1 l/C.t Kp) . где Р ,кр-усилие потери устойчивости дополнительного образца, Ги I -длина и минимальный момент инерции поперечного се«ения образцов Рабочую длину Рр исследуемого образца выбирают из условия fp Vreopf-rc2 Eol/Опц F/где г/пц-пре- дел пропорциональности исследуемого материала, F - площадь поперечного сечения образцов. Нагружают исследуемый образец до потери устойчивости, определяют усилие снятия Ркр и с учетом постоянства значения параметра v определяют модуль упругости исследуемого материала. 1 табл.