Способ определения модулей упругости материалов

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЕЙ УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что в иссле-дуемом образце возбуждают изгибные колебания, измеряют его собственную частоту и определяют модуль упругости, о т л и .4 а ю щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможнос ,тай путем определения модуля упругости отдельного слоя материала, удаляют исследуемый слой материала, измеряют собственные частоты колебаний до и после удаления исследуемого слоя, а модуль упругости определяют по следующей зависимости {K(N)|V/(Ntf(N) Vгде Ef - модуль упругости N -го слоя образца, состоящего из N слоев , ZN - толщина N-cjipflHoro образца (,(.-.,.l(z.Z,Z.,(N-.b -(NS-))N , ((N-.|-s(NH|52(NH,; .( (Л %( с -f2D n-E-fnV о h N обЛвенная круговая частота h-й гармоники N-алойного образца; ЭО N P-1i. I Р. -тЧгт--- I m« 0: CO Vir:fPiS Ргтк;; fc,e -- соответственно ширина и длина ббразца; N масса N-слойного образца.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(Я) (01 М 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3494743/25-28 (22) 27.09,82 (46) 07.03 ° 84..Бюл. 9 9 (72) В.А.ВарВННоКЕ В.И.Богданович, Е.Г.Васильева, Г,М.Козлов и В.И.Малкин (71) Куйбышевский ордена Трудового

Красного Знамени авиационный институт им.акад.С.П.Королева (53) 620.179.16(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 283661, кл. G 01 N 29/00, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

9 597959, кл. G 01 И 29/00 (прото тип). (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЕЙ

УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что в и следуемом образце возбуждают изгибные колебания, измеряют его собственную частоту и определяют модуль упругости, о т л и— ,ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем определения модуля упругости отдельного слоя материала, удаляют исследуемый слой материала, измеряют собственные частоты колебаний до и после удаления исследуемого слоя, а модуль упругости определяют по следующей зависимости

E = — (A (й)+-5 А (NlJ .-A (N)

61г Ю З (1 3 йг

N (19) SU(ill 1 а А где ЕК вЂ” модуль упругости N -го слоя образца, состоящего из (А слоев

=2 -2

К К-1 2О =0

2N — толщина (9 -слрйного образца;

А„((((=99 (((-(Ii((ZN+ZNZ +Z IE (9 ((-(2„+2 15 (Я-

А 2

2 -S (- )+3((5 {((9-4М. (К-1 52(К 1

И

5 ((((I=(— Е. (2,-2. );

1= Ч

9 (Nl= — À. E. (22 zz 1, N

EE(N(=- Е(2.-zl

2 4аэ ((и К . 1

П 4 (Е" ( собственная круговая частота ь-й гармоники и -слойного образца;

М к к-1

ЬЕЬ о=

Ь,6 — соответственно ширина и длина ббразца;

ynК вЂ” масса ("(-слойного образца °

1078315

5 (К)= . Е.(2;-Z; „); =1

1((((((E (-()

К

1 @ (, „РЬ ().

ВНИИПИ Эаказ 937/37 . Тираж 823 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

Изобретение относится к исследованию физических свойств материалов с помощью звуковых колебаний и может быть использовано для определения мо- дулей упругости слоев многослойных материалов, а также контроля качест- 5 ва сплошных материалов.

Известен способ определения динамических констант вязкоупругих материалов, заключающийся в том,что испытуемый образец жестко закрепляют одним концом на вибраторе, возбуждают вынужденные колебания, измеряют параметры колебаний, и по ним определяют комплексный модуль Юнга (1) .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ определения модулей упругости материалов, заключающийся в том, что в исследуемом образце возбуждают упругие колебания, измеряют его собственную частоту и определяют модуль упругости (23.

Недостатком этик способов являются узкие функциональные возможности, обусловленные тем, что известные способы не позволяют определять модули упругости отдельных слоев многослойных материалов.

Цель изобретения - расширение Функциональных возможностей путем определения модулей упругости отдельного слоя материала.

Эта цель достигается тем, что со-. гласно способу определения модулей упругости материалов, заключающемуся в том, что в исследуемом образце 35 возбуждают иэгибные колебания, измеряют его собственную частоту и определяют модуль упругости, удаляют исследуемый слой материала, измеряют собственные частоты колебаний до 40 и после удаления исследуемого слоя, а модуль упругости определяют по следующей зависимости

" ()+ Ь А2(Й) -А„(М (45

N где ЕК вЂ” модуль упругости К -ro слоя образца, состоящего иэ слоев, 1 К =Z -2„„; Z =O;

Z - толщина N — слойного образца, и

A (N)=S (N-1)+-(Z +Z Z +Z )5 (М -Ц3(l(l К g-g M-

А (t )=S (Й-1)-S„(l(l-()5 (Й-1)+3 5 (й-));

2" 2 1 2 8.1 собственная круговая частоtl(N та и --й гармоники К -слойного образца, К

И N-+ . в О .

1"Ъ,F — собтветственно ширина н длина образца;

m масса и -слойного образца.

На чертеже представлен многослойный образец, сечение.

В образце показаны первый слой 1, второй слой 2, (l(l-ц -й слой 3, N -й слой 4.

Способ определения модулей упругости материалов осуществляется следующим образом.

Из исследуемого материала изготавливают образец, измеряют его размеры и массу, возбуждают изгибные колебания в образце и измеряют его собственные частоты, удаляют исследуемый слой материала образца, измеряют размеры и массу оставшейся части образца, возбуждают иэгибные колебания в оставшейся части образца и измеряют его собственные частоты,рассчитывают модуль упругости удаленного слоя, удаляют следующий слой образца. и повторяют описанные операции.

Аналогичные операции проводят при контроле качества сплошного материала. При этом о качестве материала судят по разнице в модулях упруфости отдельных слоев образца.

Таким образом, предлагаемый спо соб позволяет определять модули упругости отдельных слоев многослойных материалов и проводить контроль качества материала сплошного образца.