Устройство для определения вязкоупругих свойств материалов при кручении Советский патент 1993 года по МПК G01N3/32 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к устройствам для определения релаксационных переходов в материалах, и может быть использовано при синтезе новых материалов, при отработке их деформационно-прочностных характеристик как в промышленных условиях, так и в научных исследованиях.

Целью изобретения является повышение точности измерения и расширение частотного диапазона исследований.

Изобретение поясняется чертежом.

Устройство состоит из основания 1, двух взаимно перпендикулярных плоских пластин 2 и 3, образующих составной ленточный торсион, инерционную деталь 4 с 0амкой 5 и нижним зажимом 6 для исследуемого образца 7, линейного узла перемещения по вертикали, состоящего из двух соос- ных частей 8 и 9, рычага 10 системы изменения частоты колебаний, ножевой опоры 11, сердечника 12 с электромагнитом 13 системы изменения частоты колебаний, термокриокамеры 14, системы компенсации термического расширения 15, блока регистрации колебаний и обработки информации 16.

Устройство работает следующим образом.

, При отклонении колебательной системы устройства: торсион 2 - инерционная деталь 4 с рамкой 5 - торсион 3 - исследуемый образец 4 от положения устойчивого. равновесия система начинает совершать

00

го о ю

00 Os

свободно затухающие крутильные колебания. Частота крутильных колебаний определяется упругими характеристиками составного ленточного торсиона-(горсин 2 + торсион 3), моментом инерции детали 4 и вязкоупругими характеристиками исследуемого образца 7. Параметры колебательного процесса (период и логарифмический декремент затухания) определяются с помощью блока регистрации колебаний и обработки информации 16 путем преобразования механических колебаний системы в пропорциональный электрический сигнал. Использование плоских торсионов 2, 3 во взаимно перпендикулярных плоскостях позволяет избежать возникновения изгибных колебаний и наложения их на процесс сво- боднозатухающих крутильных колебаний, что привело бы к значительной погрешности измерений. Проводя исследования на одной частоте и определив зависимость параметров релаксационных процессов от температуры (например, зависимость внутреннего трения от температуры, модуля сдвига от тёмпературы),;необходимо для определения энергетических параметров проведения измерений на других частотах. Для этого на обмотку электромагнита 1.3 подается напряжение, величина которого определяет силу, притягивающую сердечник 12. Это усилие передается посредством рычага 10 на ножевой опоре 11 на узел линейного перемещения 8, который смещаясь по вертикали вызывает изменение степени натяжения торсионов 2, 3, что в свою очередь ведет к изменению частоты колебаний колебательной системы. Возникающее возможное удлинение торсионов 2,3 и термическое расширение исследуемого образца 7 при изменении температуры в термокриокаме- ре 14 устраняется при помощи системы компенсации 15 с пропорциональным перемещением по вертикали линейного узла перемещения 9. По температурным зависимостям параметров релаксационных

процессов строится зависимость Igf « F(1 /Т), где f - частота колебаний колебательного процесса; Т - абсолютная температура. Тангенс угла наклона этой зависимости харастеризует энергетические характеристики данного релаксационного перехода.

Таким образом, за счет применения составного ленточного торсиона. состоящего из двух взаимно перпендикулярных пластин, повышается точность проводимых измерений и расширяется частотный диапазон испытаний вследствие использования системы изменения степени натяжения составного торсиона.

Формула изобретения

Устройство для определения вязкоупру- гих свойств материалов при кручении, содержащее основание, два зажима образца материала, противовес, связанный с одним

из зажимов образца, инерционную деталь с рамкой, соединенный с ними и с основанием торсион и соединенный с торсионом узел его натяжения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений и производительности за счет опреде- ления энергетических характеристик за один цикл испытаний, рамка соединена с вторым зажимом образца, торсион выполнен составным .ленточным из двух взаимно

перпендикулярных пластин, его соединение с инерционной деталью выполнено жестким посредством одних концов каждой из пластин, соединенных каждая с соответствующей противоположной инерционной

детали, соединение торсиона с основанием осуществлено посредством второго конца наиболее удаленной от зажимов образца пластины, а узел натяжения торсиона выполнен в виде закрепленной на основании

ножевой опоры, опертого на нее рычага и электромагнита, сердечник которого связан посредством тяги с одним из плеч рычага, а

другой конец второй пластины выполнен подвижным в осевой плоскости пластики

соединен с вторым плечом рычага.

/

r

Изобретение относите испытательной технике, «устройствам для определения вязкоупругих свойств материалов при кручении, и может быть использовано при синтезе и анализе новых материалов. Цель изобретения - повышение точности измерений и повышение производительности за счет определения энергетических характеристик за один цикл испытаний. Для достижения указанного положительного эффекта устройство снабжено составным ленточным торсионом. состоящим из двух взаимно перпендикулярных плоских пластин, жестко соединенных между собой посредством инерционной детали. Верхняя часть верхнего торсиона жестко прикреплена к нижней части линейного узла перемещения по вертикали, состоящего из двух частей, центральная ось которых совпадает с вертикальнойюсыо колебательной системы устройства. При этом верхняя часть узла жестко соединена с исследуемым образцом и системой термического расширения, а нижняя - с верхним тореионом. t ил. fe