Устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов Советский патент 1977 года по МПК G01N11/16 

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ И МОДУЛЯ СДВИГА МАТЕРИАЛОВ аультате дейсгьия поогоянкой растягивающе сипы на образец относительная лефпр;..5ация гфевь шает допусткмью з|5ачениЯз, что значительно снижает точкрсть измерений и не поазоляе-г использовать данное устройство д.ля измереннйз проводимых при исследо:Банки процессов превращения термореактив- нык систем., iianpHMepj при изучении кинеТШ1И отверждения или термомеханических свойств. sCpoMS ТОГО; устройство не позволяет про ;,1ить измерэгПгя при с.ложном нагруже- 1. образца, т.е. когда закручивание, сопро о кйаетсй одновременным переменным iизменяющимся. растяжением, Целью изобретения является повышение точности йзк;ере;5йя и расширение класса йсслеяуемь1л латерналов, т.е. проведение и мереннй внутреннего TPBHJJH и модуля сдвига как жестких зязко-упругиХ; так и БЫСОкошюстичных материалов и вязких ЗЁСИДКОСтей, iianiriiaieu, .-гатериалов с модулем упру- 22 гостк При растяжении от 1О+1О гс/см до iO гс/ci-.. с диаметром образцов ог }.02 мм до 1.,5 ММ . Другой целью изобретения я.зпяется измерение указанных харакп5ристкк материалов при сложном на- гружении .- одноаремен1 0м кручении и перемаилом растяжении. Это достигав гея те;.,г. что устройство снабжено последопательно соединенными си Л01;3меригельнь;м преобразователем} сравни вающим э.лементо-.-, задатчиком силы и ре гулятрром ТОка,, саединенным с электромаг- нитолк злекгромагннт расположен над инер лионныч телом, а силоизмеригельный пре-бо.аователь устаноЕлен между вторым за- ;i-:s;f;..)O:v: исследуемого образца и неподвиж ой оп ор ой Кроме тогО, пред.лагаемое устройство 1::абженс программатороМд подключенным к :алатчику силы. Ма чертеже дана схема предлагаемого устройства. Оно содергкиг крутильный маятник 1, у которого зажим 2 образца 3 жестко подсоединен к силоизмерите.пьному преобразола.теяю 4; .выполненному , например, в виде гензодинамомегра а зажим 5 второго кон :йп образца 3 .жестко соедийе.а с кнер1шон чым телом 6, выполненньвд в виде диска со вставкой 7, свободно установленного на ojiDpe 8, Над кнерционнО ч4 телом в с небо vnM зазором устаковпен электромагнит 9, BisyipH кСТОрого вставлен сердечник 1.0, п вешенный на тонкой металлической проволоке 11, Склоизмерительный преобразсва™ тель 4 связан с неподвижной опорой 12. Вставка 7 инерционного тела 6 и сердечнк;: 10 выполнены из магкитно-мягкого же леза. Для демпфкрованЕЯ невращате.лькых ко.лебаний инерционного тела 6 и сердечни ка lOj, последний помещен в ванну 13 с маслом. Крокле TOrOj горизонтальная устойчивость инерционного тела 6 обеспечивается формой магнитного поля электромагни-. та 9, интенсивность которого максимальна по оси электромагнита 9. Электромагнит 9 подключен к регулятору 14 тока, соеди-ненному со сравнивающим элементам 15, з :одь; ко-торого соединены с силоизмери- тельным преобразователем 4 и задатчиком 16 силы. Для изменения величины растяжения образца 3 в процессе измерения к задатчкку .16 подключается программатор 17.- . Система возбуждения и регистрации ко лебанкй включает двухходовой э.лектромаг нит 18, установленный на рычаге 19, ко., торый жестко соединен с силоизмеритель-ным преобразователем 4 усили-тель 20, установленное на крутильном маятнике 1 зеркало 21 и фогорегистрагор 22, Предлагаемое устройстве работ-аег .::.ле. дующим образом. Исследуемый образец 3 закрегшязот Б зажимах 2 и 5. Устанав.лквают на задатчике 16 силы необходимую величину расуяжения образла 3 и включаю-т ауюктромп;нит 9. Под дсй.:-твиеь/1 л-гагнитноро лсля создаваемого злектро; аг л ИКЭрЦйС;-- . ное тело 6 ьвер..;; , О К за- на образец дей. -шмает рабочее положение : яГ|Шающей с«,. ствует заданная i лы, фиксируе1У ая склоиз;Л;т;: эл;.. .о;;-., аре. . образователем 4: При раС, налов силоизмериге.льного- нпеобразоватепа 4 и задатчик.а 16 силь;., выходной сигна.л сравнивающего э.лемента 15 г:вступает на регулятор 14 тока; который изменяет на величину рассогласования тс в злектромаг- ните 9, обеспечивая таким o6rja30i -j стабилизаци.ю заданной величины растягива.ющей силы в образце 3. Скручивая образец при л01у:ощи дву.щссдового электромагнита 18 и регистрируя колебания инерционного тела 6 фоторегист- ратором 22, измеряют амплитуды колебаний и производят расчеты механических характеристик материала по существующим методикам. Няпримео, действу.ющую и мнимую KOMnneitcHoro модуля сдв5гга G и G соответственно, а также тангенс зт.ла ме ханических потерь id б и логарифмический декремент затухания Л, вычисля.ют по пе-- риоду Р колебаний маятника и скорости за---. Т5хания колебаний по следуюгиим формулам; Q -™ i;0 Qtg5-;ig6 i-u-O 1 где 3 - момент инерции колеблющейся системы;К коэффициент , зависящей ог соотношения геометрических размеров образца Ojj- амплитуда начального колебани амплитуда (1 -го колебания. При измерении внутреннего трения и мо дуля сдвига вязких жидкостей, например пр асследовании кинетики отверждения различыых смол, в качестве скручиваемого, образца испояьзую-т инертную подложку (металлическую, кварцевую, стеклянную или другую нить/, покрытую исследуемым материа лом толщиной 1СН-4Омкм. В случае измерения механических харак теристик материала при разных величинах силы растяжения включают программатор 17 задатчика 16 силы. При этом регулятор 14 тока изменяет ток в элекгромагни-т 9, по заданному закону нагружения образца 3. Создавая с помощью программатора 17 задатчика 16 силы циклические (пульсирующие) нагрузки на образце 3, устройст во позволяет исследовать характеристики усталостной прочнотси и внутреннего трения материала. Особенностью работы устройства является то, что электромагнит 9, ток питания которого регулируется описанными выше средствами, компенсирует продольную переменную силу, возникающую в образце при крутильных колебаниях и, кроме того, обес печивает бесконтактную подвеску крутильного маятника. Формула изобретения 1,Устройство для измерения внутреннего трения Иг модуля сдвига материалов, содержащее крутильный маятник, инерционное тело которого жестко связано с одним из зажимсж исследуемого образца, неподвижную опору, электромагнит, устансаленный соосно с инерционным телом, систему возбуждения и регистрации колебаний, о т личающееся тем, что, с целью псжыщения точности и расщирения класса исследуемых материалов, оно снабжено последовательно соединенными силоизмерительным преобразователем, сравнивающим элементом, задатчиком силы и регулятором тока, соединенным с электромагнитом, электромагнит расположен над инерционным телом, а силоизмерительный преобразователь установлен между вторым зажимом исследуемого образца и неподвижной опорой. 2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю- щ е е с я тем, что оно снабжено программатором, подключенным к задатчику силы. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе; 1. Кузнецов Г. А. и др. Динамический етод изучения механических харак-терис- ик полиамидов . Пластические массы, 5, 1972, с. 70. 2,О РРЬаж 3.K Tor&iouo(P Quafy6 e (PoEi rtieh Е ttd-t нее к and ecience, J967,0ktober,p225...23/

f/