Способ определения рассеяния энер-гии B МАТЕРиАлЕ пРи КОлЕбАНияХ Советский патент 1981 года по МПК G01N3/32 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАССЕЯНИЯ ЭНЕРГИИ В МАТЕРИАЛЕ ПРИ КОЛЕБАНИЯХ

результатов .недостаточно высока, так как не учитывается потеря энергии на испарение хладагента.

Цель изобретения - повышение досго- верности результатов при низкотемпературных исследованиях.

Поставленная цель достигается тем, что после охлаждения образна камеру герметизируют, а в процессе колебаний образца периодически измеряют давление газа Б камере и по изменению даеле.ния определяют количество тепла, выделившегося в образце.

На чертеже изображена схема устройства для осуществления предлагаемого способа.

Устройство содержит теплоизолированную камеру - криостат V возбу. днтель 2 колебаний, захват 3 образца 4 Трубка 5 для подвода хладагента в криостат 1 и трубка 6 для отвода паров хладагента снабжены запорными устройствами 7 и 8, а полость криостата I соединена с манометром 9. Для контроля процесса исследования устройство снабжено оптической системой Ю и частотомером 11.

Способ осуществл51ется следующим образом.

Криостат I заполняют через трубку 5 жидким хладагентом до уровня, обеспечивающего охлаждение рабочей части образца 4. Устанавливают заданную программой исследования амплитуду ко;ебаиий, и при помощи запорных устройств 7 и 8 перекрывают трубки 5 и 6, герметизируя тем самым криостат 1. В процессе колебаний образца 4 через определенные промежутки времени (шш пойле некоторого числа циклов коле банки) измеряют с помощью .манометра 9 давление газа в камере.

Для ношких хладагентов, имеющих температуру кипения ниже температуры окружающей среды, например жидких азозд, водорода и т.п., при установивщемся тепловом равновесии в рабо- чей камере тепло, вводимое в камеру, вызывает испарение хладагента. Количество тепла, рассеиваемое системой образец-возбудитель колебаний за кажды цикл, при установивщихся колебаниях постоянно и зависит только от амплитуды колебаний образца. При этом кояичество тепла, вводимого в камеру в пронессе работы установки, можно рассчитать по количеству испарившегося хладагента.

По известному объему камеры и объему залитого до определенного уровня хладагента определяют объем газа, ваходяшегося в камере в момент перекрытая трубок, служаших для подвода жидкого кладагента я отвода его паров ИЗ камеры. В момент перекрытия трубок давление в камере равно атмосферному или давленшо в трубопроводе,

отводящему пары в газосборник. Пренебрегая изменением объема, газа, увеяичйваюшегося за счет объема испарив-1ЯГ11„.л

шейся жидкости, можно составить уравнение

5iA,Шц .j

Р j

- давления газа в рабочей камере в начале и конце временного интервала, на .котором производятся гзамеры давления;

ГЛцИ т

- количества газа в камере, соответственно, при давленияхРц иРц,

тсюда

m

нк

(2)

т,

Но, так как тпц m -i-&m , /g

где Д п) - количество газа, испаривщегося за данный промежуток времени,

после подставки в уравнение (2) получаем

РКС

: -р; н-ппн пп„ р--н).(4)

Разделив ып на объем V который занимает I г газа при температуре кипения, находим вес газа, соответствующий весу испарившейся жидкости

CsVYl ,

- )

Зная удельную теплоту испарения хладагента о и определив & М, находим количество тепла, выделившегося в камере

,.(6)

Для нахождения тепла Q р , выделенного образцом за счет рассеяния энергии ,.в материале при колебаниях, отни маем найденного QQ тепло, выделен ное воабудитепем колебаний - Q ц Qp-ao-Qu Количество тепла, выделенного возбудителем колебаний, и теплоприток по тепловым мостам определшот по иаме- нешпо давления в камере при работающем возбудителе колебаний, без образца или, например, в случае резонансной электромагнитйой нагружающей системы подавая на обмотки электромагнитов электрическое напряжение с частотой, о т л и ч а ю.ш е и с я от резонансной. При этом образец не колеблется и испарение хладагента происходит за сче выделения тепла в обмотках электромаг нитов и теплопритока по тепловым мостам. Изменение давления в камере при испарении хладагента только за счет теплопритока устанавливают, измеряя давление в течение определенного времени при неработающем возбудителе колебаний. После определения Qррассеивание энергии iNN в материале за один шосл колебаний определяется по известной формуле ii: (6) где i - частота колебаний образца, -t - временный интервал. Использование предлагаемого способа позвопяет проводить испытайия при крио генных (до 253 С) температурах, соот ветствующих температурам кипеня применяемых хладагентов, и обеспечивает определение рассеяния энергии в материале в широком диапазоне амплитуд на пряжений в образце как при продольных I так и при поперечных и крутильных колебаниях. Повьппение точности определяемых величин рассеянной энергии достигается введением в расчеты поправок на изменение температуры хладагента при повышении давления в камере, на изменение объема за счет испарившейся нощкости поправок Ван-дер-Ваальса. Формула изобретения Способ определения рассеяния энергии S материале при колебаниях, эаклк чающийся в том, что образец исследуемого материала помещают в теплоизолированную камеру с жидким хладагентом, возбуждают установившиеся колебания образца, измер5пот частоту колебаний, определяют количество тепла, выделившегося в образце за определенный промежуток времени, и по количеству тепла и частоте колебаний рассчитывают энергию, рассеянную в материале за один цикл колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения достоверно- сти результатов при низкотемпературных исследованиях, йосле охлаждения образца камеру герметизируют, а в процессе колебаний образца периодически измеряют давление газа в камере и по измененгао давления определяют количество тепла, выделившегося в офазце. Источники информации, принятые во внимание при экспфтизе . I. Новиков Н. В. , Лебедев А. А., и Ковапьчук Б. И. Механические испытания конструкционных материалов при низких температурах. Киев, Наукрва думка, 1974, с. 118-121. 2. Писаренко Г. С., Яковлев Л. П и Матвеев В. В. Вибропоглощаюшие свойства коне рукционных материалов. Киев, Наукова думка, 1971, с. 33 (прототип).