Устройство для определенияфизиКО-МЕХАНичЕСКиХ ХАРАКТЕРиСТиКМАТЕРиАлОВ Советский патент 1981 года по МПК G01N11/16 

Изобретение относится к технике опрецеления физико-механических характеристик материалов путем измерения параметров свободных колебаний колебатель ной системы упругий элемент - инерционная деталь -измеряемый образец и может быть применено в радиотехнической, химической, нефтехимической, автомобильной и других отраслях промышленности для лабораторных исследований и заводских испытаний палнмернь1х и других материалов на предприятиях - изготовителях и потребителях выпускаемой продукции. Известно устройство, для определения физико-механических характеристик материалов, содержащее упругий элемент . (торсион), инерционную деталь, фотоэлект рический преобразователь, блок обработки информации 1. Такого типа устройства носят название обратных крутильных маятников, которые позволяют по измерению параметров свободных колебаний (частоты и логари4мического декремента затухания) определять такие физико-механические характеристики как динамический модуль сдвига, модуль потерь, тангенс угла механических потерь., динамическую вязкость. Недостатком таких устройств является невозможность определения продольных упругих характеристик, так как. измеряемый образец подвергается деформации сдвига (крутильные колебания). Наиболее близким техническим решением является устройство для определения физико-механических характеристик материалов, которое содержит упругий элемент, инерционн то деталь (диск), неподвижный и подвижный зажимы, фотоэлектрический преобразователь, блок обработки информации. Определение физико-механических характеристик веществ осуществляют путем измерения параметров свободных крутильных колебаний (логарифмического декремента и периода колеба- НИИ) С23. Однако известным устройством нель-

зя определить продольные упругие характеристики.

Цель изобретения расширенке функ циональных возможностей устройства, т. е. обеспечение опрюцеления продольных упругих характеристик наряду со сдвиговыми характеристиками веществ, причем в одном и том же частном диапазоне.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем крутильный маятник с торсионом и с закрепленным на нем при помощи попвиж- ного зажима образцом и неподвижный зажим, торсион снабжен жестким поводком с подвижным зажимом, причем неподвижный зажим выполнен с возможностью фиксации его положения относительно образца.

На чертеже изображено предлагаемое .устройство. .

Устройство содержит упругий элемент 1 в виде торсиона или тонкостенной металлической трубки, верхний конец которого закреплен неподвижно, а. нижний прикреплен к инерционной детали 2 (диск с нижней стороны инерционной детали 2 закреплена рамка 3, оканчивающаяся цилиндрическим стержнем (осью) 4, к торц которого прикреплен подвижный зажим 5 для Эакрепления измеряемого образца 6. К оси 4 инерционной детали 2 прикрепле жесткий поводок в виде прямоугольного кронштейна 7, ко,второму концу которого прикреплен подвижный зажим 8 для крепления измеряемого образца 6. Второй конец образца 6 крепится в неподвижный зажим 9, который выполнен с возможностью его фиксации в двух положениях, соответствующих вертикальному положению образца (когда его первый конец крепиТся к подвижному зажиму 5) и горизонтальному (когда первый конец образца крепится к подвижному зажиму 8).

Устройство содержит также блок 10 обработки информации и фотоэлектрически преобразователь, включающий источник света 11, оптическую шторку 12 и фотоприемник 13.

Устройство работает следующим образом..

После снятия начального крутящего момента, сообщаемого диску 2 при помощи электромагнитов (на чертеже не показан) колебательная система упругий элемент 1 - инерционная деталь 2 - измеряимый образец 6 совершает свободные колебания (в случае крепления его первого конца в зажиме 5 - крутильные, а в случае крепления в зажиме 8 консольные). Механические крутильные колебания инерционной аетали 2 преобразуются в электрические при помощи фотоэлектрического преобразователя, состоящего из источника света 11, оптической шторки 12, прикрепленной к инерционной детали 2, и фотоприемника 13.

Электрические колебания с выхода фотопряемника 13 поступают в блок обработки информации 10, где производится измерение и индикация логари4 лического декремента и периода свободных колебаний, по которым рассчитываются упругие сдвиговые характеристики потерь в случае закрепления образца в подвижном зажиме 5( положение Т) и упругие прододькые.характеристики и характеристики потерь в случае закрепления образца, в зажиме 8 (положение П). Вынужденные консольные колебания образца достигаются применением прямоугольного кронштейна 7, который преобразует крутильные колебания диска 2 в консольные колебания образца.

Измерения на предлагаемом устройстве производят в следующей последовательности.

Неподвижную опору 9, с зажатым образцом 6 усианаЕшивают в фиксированное положение Т и свободный конец образца зажимают в подвижном зажиме 5. В этом пааоженни образец совершает крутильные колебания, параметры которых и измеряют. Неподвижную опору 9 устанавливают в фиксированное положение П и свободный конец образца зажимают в опоре 8, прикрепленной к концу прямоугольного кронштейна 7. В этом положении образец совершает консольные колебания, нарзметры которых измеряют, а по ним рассчитывают продольные упругие характеристики и характеристики потерь в образце.

Таким образом, применение жесткого поводка в виде прямоугольного кронштейна и неподвижной опоры с двумя фиксированными положениями выгодно отличают предлагаемое устройство от всех известных маятниковых устройств, так как позволяет наряду со сдвиговыми характеристиками определить продольные упругие xapfiKTOpHcrHKH веществ, что позволит значигельно улучшить качество исследований и заводских испытаний. изобретения

1. Устройство для определения физикомеханических характеристик материалов,

содержащее крутильный маятник с торсиоцом и с закрепленным на нем при помощи подвижного зажима образном и непоавижный зажим, отличающееся тем, что с целью расширения ф нкциональных возможностей, торснон снабжен жестким поводком с поцвижным зажимом, причем неподвижный зажим выполнен с возможностью фиксации его положения относительно образца.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что неподвижный зажим выполнен с возможностью фиксации обр.1зца в вертикальном и горизонтальном положении.

Источники информации, принятые во внимание при э сспертизе

1.Перепечко И. И. Акустические методы исследования полимеров. М., Химия 1973.

2.Авторское свицетельство по .N 2631493/18-25,

1СЛ. Q 01 N 11/16, 1978 (прототип).