Способ определения модуля упругости материалов

 

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что исследуемый материал помещают в оболочку из материала с известными характеристиками упругости и температурой плавления выше температуры плавления.исследуемого мате- . риала, образуя составной образец, создают тепловое поле в образце, возбуждают изгибные колебания-образца и измеряют собственную частоту его колебаний, по которой определяют модуль упругости исследуемого материала , отличающийся тем, что, с целью повыщения точности определения модуля упругости при плавлении и кристаллизации исследуемого материала, тепловое поле создают неравномерным с распределением, обеспечивающим концентрацию 1гса,цочных дефектов в области узлов колебаний,: преимущественно в плоскости, перпендикулярной плоскости.колебаний обраэ да и проходящей через его ось. Од fO

3 49 А

СО!ОЭ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН .

09) (!1) ЗШ-G Ol N 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3527965/25-28 (22) 24.12.82 (46) 30.09.84. Бюл. 1!"- 36 (72) В.К.Кононенко, Б.М.Драпкин, В.M.ÂîçäâèæåíñêHé и C.Â.Ëîáàíoâ (71) Рыбинский авиационный технологический институт (53) 534.282:620.178 (088.8) (56) I. Авторское свидетельство СССР

1! 807130, кл. G О! N 3/32, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР

У 102!989, кл. G Ol N 3/32, 1982 (прототип) ° (54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ

УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что исследуемый материал помещают в оболочку из материала с известными характеристиками упругости и температурой плавления выше температуры плавления исследуемого мате- . риала, образуя составной образец, создают тепловое поле в образце, воз» буждают изгибные колебания образца и измеряют собственную частоту его колебаний, по которой определяют модуль упругости исследуемого материала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения модуля упругости при плавлении и кристаллизации исследуемого материала, тепловое поле создают неравномерным с распределением, обес печивающим концентрацию усадочных дефектов в области узлов колебаний,; преимущественно в плоскости, перпендикулярной плоскости, колебаний образ ца и проходящей через его ось.

1 111

Изобретение относится к области механических испьпаний материалов, а именно к способам определения модуля упругости материалов, и может быть использовано при определении динамического модуля упругости ма ериалов в широком диапазоне температур, включая температуру плавления и кристаллизации материала.

Известен способ определения модуля упругости материалов, заключающийся в том, что исследуемый материал помещают в оболочку из материала с известными характеристиками упругости и температурой плавления выше температуры плавления исследуемого материала, образуя составной образец возбуждают изгибные колебания образца и измеряют собственную частоту

era колебаний в процессе нагрева образца, по которой определяют модуль упругости исследуемо о матери. ала (1 .

Недостатком этого способа является сравнительно низкая точность опре. деления модуля упругости при плавлении и кристаллизации, обусловленная усадочными дефектами, приводящими к неконтролируемому изменению геометрических параметров образца.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ определения модуля упругости материалов, заключающийся в том, что иссле дуемый материал помещают в оболочку иэ материала с известными характеристиками упругости и температурой плавления выше температуры плавления исследуемого материала, образуя составной образец, создают равномерное тепловое поле в образце, возбуждают изгибные колебания„образца и йзмеряют собственную частоту его колебаний, по которой определяют модуль упругости исследуемого материала(2 ).

Согласно этому способу образец устанавливают вертикально и консольно закрепляют его со стороны верхнего конца ниже уровня усадочных дефектов.

Однако этот способ лишь частично устраняет влияние усадочных дефектов на точность определения модуля упругости, так как при плавлении и криоталлизации усадочные дефекты могут возникать не только выше места закрепления образца, но и

s любой другой его части, в том, числе и на его расчетной длине.

6349

1О

Целью изобретения я: ляется повы— шение точности определения модуля упругости при плавлении и кристалли зации исследуемого материала.

Цель достигается тем, что согласно способу определения модуля упругости материалов, заключающемуся в том„ что исследуемый материал помещают в оболочку из материала с известными характеристиками упру гости и температурой плавления выше температуры плавления исследуемого материала, образуя составной обраэец, создают тепловое поле в образце, возбуждают изгибные колебания образца и измеряют собственную

Ф частоту его колебаний, по которой определяют модуль упругости исследуемого материала, тепловое поле создают неравномерным с распределением, обеспечивающим концентрацию усадочных дефектов в области узлов колебаний, преимущественно в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний образца и проходящей через

его ось.

Создаваемая таким образом концентрация усадочных дефектов не приводит к изменению собственной частоты колебаний образца в результате. неконтролируемого изменения объема исследуемого материала.

На фиг. 1 изображен составной образец; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемый материал 1 помещают в оболочку 2 из материала с известными характеристиками упругости и температурой плавления выше температуры плавления исследуемого материала 1, образуя таким образом составной образец, закрывают оболочку 2 пробками 3, создают неравномерное тепловое поле в образце, обеспечивающее концентрацию усадочных дефектов 4 в области узлов колебаний, преимущественно.в плоскости, перпендикулярной плоскости колебаний образ. ца и проходящей через его ось, напри мер, путем соответствующего размещения теплоизоляции и помещения образца в печь(не показана)или установкой дополнительных нагревателей (не показаны ). Затем в образце возбуждают изгибные колебания и измеряют собственную частоту его колебаний, по которой определяют модуль упругости исследуемого материала. фиг. 2

Составитель В.Пастушин

Редактор М.Петрова Техред Т.Фанта Корректор Ю.Макаренко

Заказ 6922/35 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 1 3035, Москва, Ж-35 ° Раушская наб ., д. 4/5

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

3 1!

Пример. Определяют модуль упругости кадмия. Цилиндрический образец из кадмия марки Cd — 1 диаметром 8 мм и длиной 0 =1-60 мм помещали в оболочку из алюминиевого сплава АД-1. Таким образом,.получают составной образец. В узлах колебаний на расстоянии 36 мм(0,2240) от торцов образца укрепляют асбесто» вую теплоизоляцию с двух сторон симметрично плоскости колебаний образца. Размеры теплоизоляции, мм:

/10.7.4 (4 шт1 Подготовленный составной образец с теплоизоляцией подвешивают к вибровозбудителю и датчику на проволочках диаметром 0,08 мм, одна из которых выполнена из сплава хромель, а другая вЂ,из сплава алюмель, что позволяет точно контролиро вать температуру образца и проводить дифференциальный термический анализ. Подвешенный составной образец .с теплоизоляцией помещают в рабочем пространстве печи. В образце возбулдают изгибные колебания и измеряют резонансную частоту при нагреве от 293 до 594 К (температу16349 4 ра плавления кадмия ) . Об этапах процесса плавления кадмия судят по дифференциальной термической кривой, которая записывается графопостроителем Н-306.Параллельно

5 с частОтой измеряют логарифмический декремент затухания колебаний, что позволяет судить о диссипатив- ных потерях в образце при фазовом

1О переходе. Все эти измерения проводят при плавлении кадмия и его кристаллизации. В процессе плавления и крис таллизации температура образца поддерживается постоянной и равной 594 К.

По измеренным резонансным частотам

15 рассчитывают по формуле модуль Юнга.

Создание неравномерного теплового поля, приводящего к концентрации усадочных дефектов в узлах колебаний, преимущественно в плоскости, перпен20 дикулярной плоскости колебаний образца и проходящей через его ось, приводит к повышению точности определения модуля упругости исследуемого материала при его плавлении и крис25 таллизации вследствие усч ранения влияния усадочных дефектов.