Способ определения модуля упругости материалов
Изобретение относится к исследованию упругих свойств материалов. Цель изобретения - повьшение точности при исследовании материалов с большим внутренним трением. Для этого в образце в виде балки прямоугольного поперечного сечения, образованной подложкой с нанесенными на нее с двух противоположных сторон, перпендикулярных плоскости колебаний, слоями исследуемого материала возбуждают резонансные нагибные колебания и измеряют распределение амплитуды скорости на поверхности образца. Возбуждают резонансные изгибные колебания подложки, уровень которых устанавливают из условия равенства амплитуды деформации на поверхности подложки амплитуде деформаций на поверхности подложки при колебаниях образца, и измеряют распределение амплитуд деформации и скорости на поверхности подложки. Модуль упругости исследуемого материала рассчитывают по измеренным величинам с учетом плотностей исследуемого материала и подложки и толщин слоев материала и подложки. Расчетное соотношение получено из условия баланса потенциальной и кинетической энергий деформирования. Это повышает точность определения модуля упругости за счет исключения влияния внутреннего трения. с ® (Л
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
16891 А1 (!9) (И) (51)4 G 01 N 3 32
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4115356/25-28 (22) 10.09.86 (46) 15.08.88. Бюл. У 30 (75) С.В.Буйлов, С.В.Дятченко и А.П.Яковлев (53) 534.282:620. 178(088.8) (56) Дж. Ферри. Вязкоупругие свойства полимеров. M.: ИЛ, !963, с. 159. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к исследованию упругих свойств материалов.
Цель изобретения — повышение точности при исследовании материалов с большим внутренним трением. Для этого в образце в виде балки прямоугольного поперечного сечения, образованной подложкой с нанесенными на нее с двух противоположных сторон, перпендику-. лярных плоскости колебаний, слоями исследуемого материала возбуждают резонансные изгибные колебания и измеряют распределение амплитуды скорости на поверхности образца. Возбуждают резонансные изгибные колебания подложки, уровень которых устанавливают иэ условия равенства амплитуды деформации на поверхности подложки амппитуде деформаций на поверхности подложки при колебаниях образца, и измеряют распределение амплитуд деформации и скорости на поверхности подложки. Модуль упругости исследуемого материала рассчитывают по измеренным величинам с учетом плотностей исследуемого материала и подложки и толщин слоев материала и подложки. щ с
Расчетное соотношение получено из условия баланса потенциальной и кинетической энергий деформироеения. Это повышает точность определения модуля упругости за счет исключения влияния Я внутреннего трения.
1416891
Изобретение относится к исследованию прочностных свойств материалов, а именно к способам определения модуля упругости материалов, преимущественно вибродемпфирующих покрытий.
Цель изобретения — повышение точности при исследовании материалов с большим внутренним трением.
Способ осуществляют следующим образом.
Возбуждают изгибные резонансные колебания в образце в виде балки прямоугольного сечения, образованной подложкой с нанесенными на нее с двух 15 противоположных сторон, перпендикулярных плоскости колебаний, слоями исследуемого материала, измеряют распределение амплитуды скорости колебания образца, возбуждают изгиб- 20 ные резонансные колебания подложки, уровень которых устанавливают из условия равенства деформации на поверхности подложки амплитуде деформации на поверхности подложки при коле- 25 баниях со слоями исследуемого материала, и измеряют распределение амплитуд деформации и скорости на поверхности подложки. Модуль E упругости исследуемого материала определяют из соотношения
) jv Ь (-р +рп п)- -ч2Ьр Jdx
Е-.2 — ——
Ф
j Pt„+2 t2 /t+4/З.t4/t21 2dx () где Ь вЂ” ширина образца; — плотности исследуемого матеп)с риала и подложки соответственно; 40
t > t — толщина слоя исследуемого материала и подложки соответственно; с,v — амплитуды скорости колебаний составного образца и подлож- 45 ки соответственно; „ - амплитуда деформации на поверхности покрытия;
1 — длина образца.
По данному способу модуль упругос-50 ти материала определяют из условия баланса кинетической и потенциальной энергий, определенных по измеренным амплитудным значениям скоростей и деформаций.
При выводе соотношения для определения модуля упругости учитывается, что максимальная кинетическая энергия W составного образца равна с) =)),+w„=jv ü(-ðñ ö ñ„)4õ, (2) о где И„, „ — максимальные кинетические энергии слоев исследуемого материала и подложки соответственно при колебаниях образца, а максимальная кинетическая энергия W колебаний подложки без покрытия равна
W=$> ЦсЬ4х, (3)
0 где v — амплитудное значение скорости подложки, колеблющейся беэ покрытия.
Принимается, что рассеяние энергии при колебаниях не влияет на форму колебаний. При условии равенства амплитуд деформаций на поверхности подложки со слоями исследуемого материала потенциальная энергия подложки в образце равна потенциальной энергии подложки без покрытия.
Амплитуду деформации „ на поверхности подложки при колебаниях образца определяют по результатам замера амплитуды деформации на поверхности образца
t (4) где " — амплитуда деформации на пои верхности образца.
Так как при установившихся резонансных колебаниях максимальная кинетическая энергия равна максимальной потенциальной энергии колебаний образца, то потенциальная энергия У,„ слоев исследуемого материала может быть выражена через значения кинетических энергий, определенных по замеренным значениям скоростей
U и™ и+Ы1™ (5) а также через значения деформаций
V =Е (t +2->-+- ->-) 2Ьйх.
3 (2 а о (6)
Приравнивая (4) и (5), получают выражение для модуля упругости
) fv2Ь(-yt+ у -t„) — -v21Ч)dx
1 1
О
Е- — — — — ——
С t<4 еэ (с +2 — +- -А112Ых
Предлагаемый способ повышает точность исследования слоев с большим декрементом затухания, так как основан на условии баланса кинетической и потенциальной энергий колебаний
1416891 и, таким образом, внутреннее трение материала не влияет на определяемую величину модуля упругости.
v (х), амплитуды скорости колебаний составного образца и подложки соответственно; амплитуда деформации на поверхности подложки; длина образца.
Составитель И.Ямщиков
Редактор М.Петрова . Техред М.Ходанич Корректор О.Кравцова
Заказ 4060/42 Тираж 847 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
Формула изобретения
Способ определения модуля упругости материалов, по которому возбуждают изгибные резонансные колебания образца в виде балки прямоугольного поперечного сечения, образованной подложкой с нанесенными на нее с двух противоположных сторон, перпендикулярных плоскостей колебаний, слоями исследуемого материала, определяют параметры колебаний образца, по которым определяют модуль упругости исследуемого материала, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности при исследовании материалов с большим внутренним трением, возбуждают изгибные резонансные колебания подложки, уровень возбуждения образца и подложки устанавливают из условия равенства амплитуд деформаций на 2б поверхности подложки со слоями исследуемого материала и без них, измеряют распределение по длине амплитуды деформации на поверхности подложки и распределение по длине амплитуд скорости колебаний образца и подложки, а модуль Е упругости определяют из соотношения ((ч (х) .Ъ ° (уt+ p„-t„) — «2v (х)bptgdx
Š— — — — — — ——
У Pt „+2 t2 /t+4/3. t> /t23 ((х) dx где Ъ вЂ” ширина образца; у„, p — плотности исследуемого материала и материала подложки соответственно;
t„ t — - толщина слоя исследуемого материала и подложки соответственно;
