Устройство для измерения внутренне-гО ТРЕНия B ТВЕРдыХ ТЕлАХ Советский патент 1981 года по МПК G01N29/00 G01N3/32 

1

Изобретение относится к измерению механических свойств твердых тел акустическими методами и может быть использовано для измерения внутреннего трения в твердых телах с помощью ультразвука.

Известно устройство для измерения внутреннего трения в твердых телах, содержащее образец, выполненный в виде проволоки, один конец которой неподвижно закреплен, инерционный элемент, приспособление для создания нагрузки l.

Недостатком этого устройства является невозможность измерять внутреннее трение во время воздействия на образец ультразвуковых напряжений.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство для измерения внутреннего трения в твердых телах во время воздействия на образец ультразвука, содержсоцее ультразвуковой преобразователь продольных колебаний с концентратором и инерционный элемент, между которыми крепится образец в виде проволоки длиной 3/4 длины ультразвуковой волны 12.

Недостатком устройства является относительно небольшой диапазон измерений и их невысокая точность вследствие малых пределов изменения статических напряжений, а также невозможность работы при больших величинах ультразвуковых деформаций из-з потери устойчивости образца.

Цель изобретения - расширение диапазона и повьлиение точности измерений.

Поставленная цель достигается тем что в устройство введена нить с приспособлением для ее натяжения, конец которой жестко связан с инерционным элементом, при этом инерционней элемент выполнен в виде резонансного стержня полуволновой длины и сосредоточенной массы, которая размещена на нем в плоскости, соответствующей узлу ультразвуковых колебательных смещений.

На чертеже представлена принципиальная констуктивная схема устройства.

Устройство состоит из ультразвукового преобразователя 1 продольных колебаний с концентратором 2, который с помощью фланца 3, размещенного в узловой плоскости, неподвижно закреплен на станине. Образец 4 выполнен, например, в виде гантели полуволновой длины ультразвуковой волны Инерционный элемент 5 также полуволновой длины. выполнен в виде резонансного стержня, в центральной плос кости которого, соответствующей узлу ультразвуковых колебательных смещений, размещена сосредоточенная инерционная масса 6, например диск с заданным моментом инерции. Нить 7 и приспособление 8 для ее натяжения обеспечивают заданное значение одно.осного напряжения в материале образца. Все перечисленные элементы последовательно скреплены между собой например, с помощью клея или винтов Возможен также вариант обратного расположения элементов устройства, при котором сила тяжести земли действует противоположно направлению силы натяжения. Такое расположение элементов устройства позволяет проводить измерения внутреннего трения в материале, начиная с нулевого одноосного напряжения, так как можно скомпенсировать напряжение в образце, создаваемое весом элементов 5-7 устройства. Совокупность элементов 1, 2, 4 и 5 устройства представляет собой ультразвуковую резонансную колебательную систему, что позволяет возбуждать в образце 4 значительные амплитуды продольных ультразвуковых н пряжений, не оказывая влияния ни на крутильные колебания образца, ни на точность регистрации этих колебаний . Регистрация крутильных колебаний осуществляется любым известным способом, например световым, по колебаниям сосредоточенной массы 6, размещенной в плоскости, соответству щей узлу ультразвуковых колебательных смещений резонансного стержня. Устройство работает следующим об разом. Каким-либо известным, например индуктивным,способом возбуждают крутильные колебания образца 4. Частота этих колебаний обычно весьма низкая, порядка десятков герц. Одно временно проводят регистрацию ампли туды крутильных колебаний, по затуханию которой определяют величину внутреннего трения. Такую же регист-1 рацию амплитуды крутильных колебаний проводят затем при заданном уровне ультразвуковых напряжений. При этом наблюдают изменение величины затухания крутильных колебаний. Тот же цикл измерений можно проводить при различных величинах статических нагрузок, создаваемых приспособлением 8 с помощью тонкой длинной нити 7. Использование изобретения позволит существенно расширить диапазоны амплитуд статических и ультразвуковых напряжений, проводить достоверные измерения внутреннего трения, отражакицего внутреннюю структуру материала, непосредственно во время ультразвукового воздействия при пластическом деформировании, т.е. поможет выяснить физические закономерности, протекающие при таких важных в практике процессах, как волочение, выдавливание, штампование и т.д., под действием ультразвука. Формула изобретения Устройство для измерения внутреннего трения в твердых телах, содержащее ультразвуковой преобразователь продольных колебаний с концентратором и инерционный элемент, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения диапазона и повышения точности измерений, в него введена нить с приспособлением для ее цатяжения, конец которой соединен с инерционным элементом, при этом инерционный элемент выполнен в виде резонансного стержня полуволновой длины и сосредоточенной массы, которая размещена на нем в плоскости, соответствующей узлу ультразвуковых колебательных смещений. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Внутреннее трение в металлах и сплавах. Наука, 1966, с. 199-200. 2.Бадалян В.Г. и Казанцев В.Ф. Физика металлов и металловедение, 1978, т. 45, № 6, с. 1308 (прототип).

1