Способ определения динамического модуля сдвига и динамического модуля упругости ортотропного материала Советский патент 1982 года по МПК G01N3/32 

.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО МОДУЛЯ СДВИГА И ДИНАМИЧЕСКОГО МОДУЛЯ УПРУГОСТИ ОРТОТРОПНОГО МАТЕРИАЛА

12

Изобретение относится к исследованию механических свойств материала, а именно к способам определения динамического модуля сдвига и динамического модуля упругости ортотропного материала.

Известен способ определения модулей сдвига ортотропного материала, по которому измеряют частоты собственных крутильных колебаний по первым формам двух имеющих различное соотношение сторон прямоугольного поперечного сечения стержневых образцов и по полученным значениям частот определяют модули сдвига ортотропного материала С ЗНедостатком способа является то, что он пригоден лишь для определения модулей сдвига на стержневых образцах. В последнее время ортотропные метериалы часто используют для изготовления трубчатых элементов.

Кроме того, способ не позволяет с достаточной точностью определить модули сдвига материала зтих конструктивных элементов.

Наиболее близким к изобретению по технической сущностии достигаемому результату является способ определения динамического модуля сдвига и динамического модуля упругости ортотропного материала, по которому в кольцевом образце материгша возбуждают резонансные изгибные колебания в плоскости кольца, соответствующие первой форме, измеряют собственную частоту колебаний первой формы и вычисляют динамический модуль сдвига в плоскости кольца и динамический модуль упругости в тангенциальном направлении.

Согласно известному способу испытывают также второй образец, имеющий отличное от первого образца соотношение сторон поперечного сечения, измеряют на каждом образце собственные частоты изгибно-крутильных коле.баний образцов в плоскости, перпендикулярной к плоскости кольца, и изгибных колебаний в плоскости кольца и по значениям частот вычисляют указанные динамические модули f 2.

Недостатками известного способа 25 являются невысокая точность и большая трудоемкость определения динамического модуля сдвига и динамического модуля упругости, связанная с использованием двух образцов и двух различ- ных видов колебаний. В ряде случаев такие ортотропные материалы как стекло, угле- и органе пластики плохо поддаются механической обработке, происходит разлохмачивание армирующего материаша, нарушение структуры и т.п. А незначитель кое отклонение от требуемых размеров сторон сечения каждого из двух испытываемых образцов ведет к возникновению погрешностей. Целью изобретения является повыше ние точности и уменьшения трудоемкос ти за счет определения указанных динамических модулей на одном образце при одном виде колебаний. Указанная цель достигается тем,, что согласно способу определения -ди

,,66Tf))-Q15nvt-0,5556bVM+ o,1) () ,. ),. fl±. .bw, Гr w, Tl

n (i,)o,«s,.H™(i,p,-b.c,xs«(|.-;), j . j-y) -0,15-3.948 -1 Re , динамический модуль R0 e сдвига в плоскости кольца и динамический модуль упругости в тангенциальном направ лении. Па; р - плотность материала, КГ/мЗ; / 1Л R,h радиус срединной поверхности кольца и толщина кольца, М; собственные частоты изгибных колебаний в плоскости кольца по первой и(т-1) форме ко лебаний, (т-1 )2 , 3 ,t. Ьы ()./(m%1). На чертеже изображен образец для испытаний. Способ осуществляется следующим образом. В кольцевом образце последовател но возбуждают и измеряют собственны частоты изгибных колебаний в плоско ти кольца, соответствующих различны формам колебаний. Для этого образец устанавливают на четырех точечных опорах в сечениях узлов форм колебаний. Сечения узлов форм колебаний определяют путем деления окружности срединной поверхности на (2К+2), где К (т-1) 1,2,3... номер фор мы колебаний. В установленном на опоры образце возбуждают колебания, повышают частоту колебаний, находят состояние резонанса и определяют собственную частоту f/j изгибных колебаний первой формы. намического модуля сдвига и динамического модуля упругости ортотропного материала, по которому в кольцевом образце материала возбуждают резонансные изгибные колебания в плоскости кольца, соответствующие первой форме, измеряют собственную частоту колебаний первой формы и вычисляют динамический модуль сдвига в плоскости кольца и динамический модуль упругости в тангенциальном направлении, дополнительно измеряют собственную частоту изгибных колебаний любой другой формы и по полученным значениям частот вычисляют динамический модуль сдвига и динамический юдуль упругости по формулам Затем повышают частоту возбуждаемых колебаний, находят состояние резонанса, соответствующую изгибным колебаниям любой другой формы (т-1 2,3,to..), и измеряют собственную частоту ,-t колебаний образца, соответствующую этой форме. Затем по полученным значениям частот (f и ftti-- ) вычисляют динамический модуль сдвига GR и динамический модуль упругости ь по причеденным ввлше формулам. Изобретение позволяет повысить точность определения упругих характеристик ортотропного материала за счет испытаний только одного образца при одном виде колебаний и исключения влияния разброса геометрических размеров образца и разброса физических свойств материала. Формула изобретения Способ определения динамического модуля сдвига и динамического модуля упругости ортотропного материала, по которому в кольцевом образце материала возбуждают резонансные изгибные колебания в плоскости кольца, соответствующие первой форме,измеряют собственную частоту колебаний первой формы и вычисляют динамический модуль сдвига в плоскости кольца и динамический модуль упругости в тангенциальном направлении, о т л И чающийся тем, что, с целью повышения точности и уменьшения трудоемкости за счет определения указанных динамических модулей на одном образце при одном виде колебаний, дополнительно измеряют собственную частоту изгибных колебаний любой

другой формы и по полученным значениям частот вычисляют динамический

1 .6fe(f - bQug AQssg6b№ o.iu89n to « f -/ЬfciJ

. n(V)(|;-yi,,«.(0,

().М8 М

.гг

в

ол Sue

ох)ба pFTf

G Е,- - динамический модуль сдви1 га в плоскости кольца и

: динамический модуль упругости в тангенциальном направлении. Па; / } р- плотность материала,кг/м, R,h - радиус срединной поверхности кольца и толщина кольца, м;

модуль сдвига и динамический модуль упругости по формулам

f. и ff .- собственные частоты иэvw-i/ гибных колебаний в плоскости кольца по первой и (т-1) форме колебаний, (т-1) - 2,ЗЛ, Ь (m2-l)V().

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 163407, кл. G 01 N 3/24, 1964,

2.Авторское свидетельство СССР № 697874, кл. G 01 N 3/32, 1978, (прототип) .