Устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов Советский патент 1978 года по МПК G01N11/16 

Устройство содержит крутильный Маятник. 1, у которого верхний зажим 2 образца 3 жестко соединен с инерционным телом 4, выполненным в виде диска со вставкой 5 и свободио установленным на опоре 6. Для крепления второго конца образца 3 служит нижний зажим 7. Магнитная подвеска инерционного тела 4 включает электромагнит Б, установленный с зазором над инерционным телом 4. Внутри электромагнита 8 вставлен сердечник 9, подвешенный на тонкой металлической проволоке 10 к неподвижной опоре 11. Вставка 5 инерционного тела 4 и сердечник 9 выполнены из магнитно-мягкого железа. Для демпфирования невращательных колебаний инерционного тела 4 и сердечника 9 последний помещен в ванну 12 с маслом. Кроме того, устойчивость инерционного тела 4 в горизонтальной плоскости обеспечена формой магнитного поля электромагнита 8, интенсивность поля которого максимальна по вертикальной оси инерционного тела 4 и электро.магнита 8, соединенного с регулятором 13 тока. Для стабилизации иоложения инерционного тела 4 по вертикали регулятор 13 тока снабжен обратной связью, включающей дифференциальный датчик 14 положения, выполненный, например, в виде спаренного фотоэлемента, регистрирующего световой сигнал от источника 15 света, перед которым на верхнем зажиме 2 закреплен флажок 16, закрывающий наполовину каждый из двух фотоэлементов датчика 14 положения. Нижний зажим 7 закрепления образца 3 установлен в подщипнике 17 и снабжен поводком 18, кинематически связанным с двухходовым электромагнитом 19, обеспечивающим поворот нижнего зажима 7 на заданный угол и являющимся элементом средств 20 возбуждения и регистрации колебаний в измеряемом -образце 3. Для компенсации продольной переменной силы, возникающей при уменьшении длины образца в результате его закручивания, нижний зажим 7 через щарнир 21 и направляющие 22 вертикального перемещения кинематически связан с исполнительным механизмом 23, выполненным, например, в виде пары винт-гайка, и реверсивного электропривода 24, подсоединенного к выходу элемента 25 сравнения, выполненного на базе дифференциального усилителя. Один вход элемента 25 сравнения соединен с задатчиком 26 напряжения, а другой вход - с датчиком 27 обратной связи, выполненным в виде преобразователя тока в напряжение и включенным последовательно в цепи электромагнита 8 и регулятора 13 тока. Кроме двухходового электромагнита 19, средства 20 возбуждения и регистрации колебаний включают оптическое устройство с фоторегистратором (на чертеже не показаны), регистрирующими колебания инерционною тела 4 по установленному на крутильном маятнике 1 зеркалу 28, являющемуся элементом оптического устройства. Устройство работает следующим образом. Образец 3 закрепляют в верхнем 2 и нижнем 7 зажимах, при этом инерционное тело 4 установлено на опоре 6. Затем подают ток в электромагнит 8, создающий тяговое усилие, равное по величине сумме весов инерционного тела 4, верхнего зажима 2 с измеряемым образцом 3 и заданного усилия растяжения на последнем. Вертикальное положение всей системы определяет и задает дифференциальный датчик 14 положения, регистрирующий положение флажка 16 по изменению освещенности дифференциального датчика 14 положения от источника 15 света, при этом сигнал с датчика 14 положения поступает на регулятор 13 тока, с помощью которого ток в электромагните 8 и действующее на инерционное тело 4 тяговое усилие изменяют так, чтобы восстановить равновесие сил и прежнее положение инерционного тела 4 с закрепленным на нем флажком 16. Такое выполнение устройства, обеспечивающее жесткое положение по вертикали инерционного тела 4, позволяет иметь стабильную тяговую характеристику. При возбуждении колебаний в системе образец 3 - верхний зажим 2 - инерционное тело 4, производимом посредством двухходового электромагнита 19, происходит скручивание образца 3 и изменение его длины, в результате чего на образец 3 действует дополнительная продольная сила. При этом величина тока в электромагните 8 имеет тенденцию к периодическому изменению, однако это возмущение, регистрируемое элементом 25 сравнения посредством датчика 27 обратной связи и задатчиком 26 напряжения, компенсирует исполнительный механизм 23, получающий сигнал от элемента 25 сравнения и перемещающий нижний зажим 7, обеспечивая таким образом стабилизацию заданной величины растягивающей силы на образце 3. Скручивая образец при помощи двухходового электромагнита 19 и регистрируя колебания инерционного тела 4 через оптическое устройство на фоторегистраторе, измеряют амплитуды колебаний и производят расчеты механических характеристик материала по существующим методикам. Формула изобретения Устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов, содержащее крутильный маятник, включающий для установки образца нижний и верхний зажимы и жестко соединенное с последним инерционное тело, магнитную подвеску, состоящую из электромагнита и регулятора тока, систему компенсации продольных усилий, содержащую элемент сравнения и подключенные к нему задатчик напряжения и датчик обратной связи, и средства возбуждения и регистрации колебаний, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности устройства в работе, ййжний установлен с возможностью вертикального перемещения и снабжен исполнительным механизмом этого перемещения, нодключенным к выходу элемента сравнения, а датчик обратной связи выполнен в виде преобразователя тока в напряжение, включенного на выходе регулятора тока.