Способ определения модулей сдвига ортотропных материалов Советский патент 1979 года по МПК G01N3/32 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛНИ с:, ОРТОТРОПНЫХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к o6jiacTii исследования прочностных свойств материалов, а именно к способам определения модулеи сдЕжга, и .может найти применение для количественной опенки жесткости ортот)()Н111,1 конструкционных материалов при сдвиге.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ определения модулей сдвига ортотроиных материалов, заключающийся в том, что опреде. частоты собственных колебаний двух, имеющих различное соотношение сторон ноперечн.ого сечения, образцов с нрямоуго,1ьным сечением, находят коэффи1.иенты, чи тывающие соотноиюиие сторон сечения образцов, и параметр анизотропии упругих

свойств и вычисляют модули сдвига Oj)TOтропных материали. иричем, исныт1, образцы имеют форму стержней 1J.

Недостатк(;м игиинггного снособа яв.1иется то, что он непосредственно пригоден лишь для сятределения моду.чей сдвига opTor|(iiiных материалов ii.i стержневых образцах, вырезанных из (Ш()го материала. В последнее время все больн1ее |)аспр(страненис получает испол1 з.ванне матепиа юн для

изгото1 ления труо ;.п, , вестный способ iu i. i/. точностью онреде :; i n . материалов.

Целью H3o6pi4iHiiji Hii.iHCTcH н иьнoiric точности определе1Н1я модч.чей сдви1а м.чтериала труб.

Это доети1ается тем, чю по нредл;и. му сиособ испыт1)1нак)1 два ко.1ьцев1,:х об разца, определяют собственн1)1е qacToibi нс-пвого тона цзгибно-крутн.1ьных колеб.лши ; плоскости. перпенднк.1ярной н.юскостн KO.I . цевого (бразпа, н c j6cTBeHHbic частоты нср вого тона, нзгибных ко, в и.юскос

К(Г(()ф|; 15

-4- -ояг-bi--j

Т -OV о, .с . ) KLCl т ц..

)11циенты, ч; ;

ciL.a.. K)uuic cooiHoiiiciiMc poll соченни ouji:-.

lu. ilK и fii, HK (.liiuiiia li iiHjv иевых образщч;. fnl. Гкк - собственные частоты первого тона изгибно-крутильных колебаний в плоскости, перпендикулярной плоскости образца; - собственные частоты первого тона изгибных колебаний в плоскости образца. По известной зависимости между коэффициентами, учитывающими соотношение сторон сечения, и параметром анизотропии определяют коэффициенты а;, а к и параметр У и вычисляют модуль сдвига GEQHO формуле G - 5L pRt1 VJJM ik-. S i/c; где Я -плотность материала образца; R - средний радиус образца; а модуль сдвига G QR по формуле GeR . На фиг. 1 изображен кольцевой образец; на фиг. 2 - графики зависимости коэффициентов ug от параметра1{ и зависимости отношения коэффициентов ct(,/ct от параметраЗ Для определения модулей сдвига о)тотропных материалов экспериментально определяют частоты первого тона колебаний yi, f ul и IKK- fuK двух кольцевых образцов с прямоугольным сечением и различным соотношением сторон в и h, например 1 1()иЬ. 0,5() или-|{ 2(,- 2 0,5 (/( О) или 1. - 2 (i 2) и 1;-, 1 (К I) затем вычисляют отноп1ение коэффициентов ai/o-o (или ttj,/oLo, или cti/ott) и по известной зависимости между этими коэффициентами, учитывающими соотношение сторон сечения, и пара.метром анизотропии У , представленной на фиг. 2 в виде графика, определяют коэффициенты сс и йо (или «.j, и tto, или иг. и oci) и параметр анизотропии у , а затем по формулам вычисляют .модули сдвига Оге-и G«R. Графики зависимости отношений коэффициентов ct от параметра у (фиг. 2) построены на основании известной формулы« iO - S 4-ft i,K Предлагае.мый способ определения модулей сдвига ортотропных материалов позволяет определять жесткостные характеристики труб различного диаметра, создаваемых на основе армирующего волокна и полимерной матрицы, таких как стекло-, боро- и углепластики, а также композиционных материалов, армированных волокнами, композиционной керамики, армированной меТаллами и др. Формула изобретения Способ определения модулей сдвига ортотропных материалов, заключающийся в том, что определяют частоты собственных колебаний двух, имеющих различное соотношение сторон поперечного сечения, образцов с прямоугольным сечение.м, находят коэффициенты, учитывающие соотношение сторон сечения образцов, и параметр анизотропии упругих свойств и вычисляют модули сдвига, отличаюш ийея тем, что, с целью повышения точности определения модулей сдвига материалов труб, испытывают два кольцевых образца, определяют собственные частоты первого тона изгибно-крутильных колебаний в плоскости, перпендикулярной плоскости образца, и собственные частоты первого тона изгибных колебаний в плоскости образца, вычисляют отношение коэффициентовft-08( prr°(Tffe-) - коэффициенты, учитывающие соотнощение сторон сечения образцов; h;,h, и в-,, вы --толщина и ширина кольцевых образцов; IKK-собственные частоты первого тона ,изгибно-крутильных ксхтебаний в плоскости, перпендикулярной плоскости образца; ui uK-собственные частоты пер вого тона изгибных колебаний в плоскости образца. По известной зависимости между коэффициентами учитывающи.ми соотношение сторон сечения, и параметром анизотропии У определяют коэффициенты ось «-к и параметр S , вычисляют модуль сдвига формуле PRi.J G,e bjis Д, где Р -плотность материала образца; Rg - средний радиус образца и модуль GORHO формуле GeR y2GHe, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 16S407, кл. G О N 3/24, 1964 (протоип) .

фиг 1

. Hi 1л, Л г/a a

,5