Способ определения физико-механических характеристик ортотропных материалов

 

Изобретение относится к исследованию физико-механических характеристик ортотропных материалов, например композиционных материалов на основе полимерной матрицы и армирующего волокна. Изобретение позволяет повысить информативность за счет определения модулей упругости в осевом и окружном направлениях, модуля сдвига и коэффициента Пуассона при одном испытании, получить более достоверные результаты и снизить трудоемкость испытаний. Способ основан на возбуждении оболочечной конструкции на резонансных частотах и регистрации резонансных частот и соответствующих им числа п волн в окружном направлении и числа m полуволн в осевом направлении . Для расчета искомых характеристик используют 3 значения резонансных частот, при которых п; По, где Пд - число волн, соответствукйцее низшей резонансной частоте со , и т,- П1ц, где т - число полуволн , соответствующее О, и одно значение резонансной частоты, при котором п « пи m ш... (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

CSD 4 С 01 N 3/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3872119/25-28 (22) 29.12.84 (46) 15.01.88. Бюл. В 2 (72) В.А. Трофимов, А.Г. Попов, В..М. Вилков и К,Н. Лебедев (53) 620.178.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 697874, кл. G 01 N 3/32, 1979 .

Авторское свиедетельство СССР

9 1151078, кл. G 01 N 3/32, 1983. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-Ы .ХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОРТОТРОПНЫХ

МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к исследованию физико-механических характеристик ортотропных материалов, например композиционных материалов на основе полимерной матрицы и армирующего волокна. Изобретение позволяет повысить информативность за счет опЛ0, 1366912 А1 ределения модулей упругости в осевом и окружном направлениях, модуля сдвига и коэффициента Пуассона при одном испытании, получить более достоверные результаты и снизить трудоемкость испытаний. Способ основан на возбуждении оболочечной конструкции на резонансных частотах и регистрации резонансных частот и соответствующих им числа и волн в окружном направлении и числа ш полуволн в осевом направлении. Для расчета искомых характеристик используют 3 значения резонансных частот, при которых и; и, где n — число волн, соответствующее низшей резонансной частоте а сто и п1 m где |п — писло полуволн, соответствующее М,, и одно зна- чение резонансной частоты, при которомn < п„иm ш, ° С:

136691 где а;1 =(1+К и;) ; й) 4.

Тга ,„mu R

Ы =211f;, А В (— — — )

2 Е1 2 где

В-Е„° 9

)

55 при котоЭ получают и

Изобретение относится к исследованию физико-механических характеристик материалов и может быть исполь зовано, например, для исследования, композиционных материалов на основе полимерной матрицы и армирующего волокна, в частности стекло-, боро- и углепластиков.

Цель изобретения — повышение информативности за счет определения модулей упругости в осевом и окружном направлениях, модуля сдвига и коэффициента Пуассона при одном испытании, получение более достоверных ре- 1 зультатов и снижение трудоемкости.

Предлагаемый способ основан на возбуждении гармонических колебаний оболочечной конструкции из исследуемого материала на резонансных часто- 2О тах и регистрации резонансных частот.

При возбуждении колебаний оболочечной конструкции на резонансной частоте регистрируют соответствующие этой частоте число и волн в окружном 25 направлении и число m полуволн в осевом направлении. Используя зарегистрированные значения чисел и и m, выделяют три значения резонансных частот ы;, при которых п; > и,, где п — число волн, соответствующее низшей резонансной частоте а,; m; = m где m, — число полуволн, соответствующее G3, а также одно значение резонансной частоты, при котором n. (и

mo.

Модули упругости Е, и Е в осевом и окружном направлениях соответственно, а также значение комплекса,вклю- 4О чающего коэффициент Пуассона М и модуль сдвига G, определяют по зависимостям между резонансными часо — 4 - — и - ll.

Е A Ea (01 — резонансная частота, рой и с п, m = m

Значение модуля сдвига соотношения г 2 тотами Ю; (i = 1,2 3) оболочечной конструкции, при которых п; и и

m = const геометрическими параметрами конструкции и физико-механическими характеристиками материала конструкции, решая системы уравнений: а „Е, +а, Е +а „э (Е,1 +26 1 ) = С,; а 1 E,+à, Å +à (Å,4 +2G, ) = С, a E,+a> E +a ээ(ЕА + С1э ) = С, где p — массовая плотность материала;

R,Ь,h — радиус, длина и толщина конструкции;

f; — резонансная частота конструкции;

n,— число волн в окружном направлении;

m0 — число полуволн в осевом направлении, соответствующее

i-й резонансной частоте; п — число полуволн, соответствующее низшей резонансной частоте.

Значение коэффициента Пуассона.1 вычисляют, используя полученные значения Е „Еа и В = Е1 02+ 2G, по формуле

Таким образом, изобретение обеспечивает определение комплекса характеристик ортотропного материала при проведении одного вида испытаний одного объекта. Использование в качестСоставитель В. Шехтер

Техред М.Дидык Корректор М. Демчик

Редактор А. Лежнина

Заказ 6833/43 Тираж 847 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 з 13669 ве объекта испытаний оболочечной. конструкции исключает необходимость вырезки обычно используемых для таких испытаний кольцевых образцов. Это

5 позволяет уменьшить трудоемкость и получить более достоверные результаты, так как при вырезке образцов нарушается целостность армирующих волокон и, как следствие, изменяются характеристики материала.

Формула изобретения

Способ определения физико-механических характеристик ортотропных материалов,. по которому возбуждают гармонические колебания объекта из исследуемого материала на резонансных частотах и регистрируют резонансные частоты, по которым рассчитывают упругие постоянные материала, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью

12 4 повышения информативности эа счет оп- . ределения модулей упругости в осевом и окружном направлениях, модуля сдвига и коэффициента Пуассона при одном испытании, получения более достоверных результатов и снижения трудоемкости, испытанию подвергают объект в виде оболочечной конструкции, регистрируют соответствующие резонансным частотам число и волн в окружном направлении и число ш полуволн в осевом направлении, выделяют три значения резонансных частот Q; при которых и;; n, где n — число волн,соответствующее низшей резонансной частоте(д ; m; = m,,где m, — число полуволн, соответствующее Я,, и одно значение резонансной частоты, при котором n z n u m mo, а искомые характеристики рассчитывают по вьщеленным резонансным частотам.