Устройство для определения физико-механических свойств стеклянных образцов при различных температурах

 

Изобретение относится к технике испытаний материалов методами неразрушающего контроля. Целью изобрете- 1ШЯ является повьшшние информативности за счет увеличения числа одновременно измеряемых параметров деформации . Полохсительный эффект достигается путем реализации в устройстве

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) SU(Ill (д1) 4 G 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4196255/24-28 (22) 18.02.87 (46). 07.02.89. Бвл. № 5 (72) В,A. Ломовской, В.Г. Шаталов и В.К. Алтухов (53) 531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1062568, кл. С О! Н II/16, 1983. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВО11СТВ СТЕКЛЯННЫХ

ОБРАЗЦОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ (57) Изобретение относится к технике испытаний материалов методами неразрушающего контроля, Целью изобретения является повышение информативности за счет увеличения числа одновременно измеряемых параметров деформации. Полох<ительный эффект дости— гается путем реализации в устройстве

1456783 двух независимых методов определения деформационных параметров. 1!еханичес. кая колебательная система, образованная установленным в подвижном и неподвижном зажимах 6 и 8 исследуемым образцом 16 и элементами конструкции, вводится в режим крутильных колебаний вокруг оси исследуемого образца 16 и одновременно в режим

„продольных колебаний вдоль его

-оси под воздействием ультразвуковой волны. Частоты, с которыми

Изобретение относится к технике испытаний материалов методами нераз. рушающего контроля и,может быть использовано для определения деформационных параметров стеклянных образ- 5 цов при обработке технологических режимов синтеза стеклообразующих материалов.

Целью изобретения является повышение информативности за счет увеличения числа одновременно измеряемых параметров деформации.

На чертеже приведено предлагаемое, устройство.

Устройство содержит основание

1,диск 2,установленный на основании 1 с возможностью вращения вокруг своего центра, оптически связанные источник 3 освещения, оптическую шторку

4, закрепленную на диске 2, и фото диод 5, подвижный зажим 6, который своим основанием закреплен на диске

2 по нормали к его центру, при этом основание подвижного зажима 6 выполнено в виде четвертьволнового отражателя 7 акустической энергии, неподвижный зажим 8, основание которого выполнено в виде концентратора 9 акустической энергии, установленный соосно подвижному зажиму 6 таким образом, что свободные концы (рабочие органы) подвижного 6 и неподвижного

8 зажимов расположены друг против друга, излучающий пьезопреобразователь 10, закрепленный на концентраторе 9, последовательно соединенные с излучающим пьезопреобразователем

10, зондирующий генератор 11 и блок происходят деформации в исследуемом образце 16 под воздействием того и другого колебательных процессов, различаются на несколько порядков.

Информация об амплитудно-временных характерис-иках этих процессов поступает в блок 12 обработки информации, где используется для вычисления параметров деформации: модуля сдвига, модуля упругости и коэффициента Пуассона. Температурньп режим задается термокриокамерой 15. 1 ил.

12 обработки информации, к которому подключен фотодиод 5, систему возбуждения крутильных колебаний, выполненную, например, в виде тяговых электромагнитов 13 и уравновешенных плеч 14 с с;.рдечниками электромагнитов 13, закрепленных на диске 2, и термокриокамеру 15, установленную таким образом, что свободные концы подвижного 6 и неподвижного 8 зажимов расположены внутри нее.

Устройство работает следующим об— разом.

Исследуемый образец 16 устанавливается в подвижном 6 и неподвижном

8 зажимах внутри термокриокамеры

15, с помощью которой ему задается требуемый температурный режим.

При подаче напряжения на тяговые электромагниты 13 подвижный зажим е

6 поворачивается на некоторый угол, а оптическая шторка 4 изменяет степень засветки фотодиода 5, с которого информация о степени деформации исследуемого образца 16 поступает в блок 12 обработки информации. После снятия напряжения с тяговых электромагнитов !3 колебательная система, образованная подвижным 6 и неподвижным 8 зажимами и закрепленным в них исследуемым образцом 16, начинает совершать свободно затухающие крутильные колебания, Ь блоке !2 обработки информации определяются условный период Т колебаний и логарифми1456783 ческий декремент Я„ колебательного процесса по известной формуле

Л„= — 1n — и—

I К (1)

1 пи " где N — число периодов колебаний, прошедших от колебания с амплитудой К„ до колебания с амплитудой K„ (n=l, 2, 3, ...) и вычисляется модуль G сдвига исследуемого материала согласно выражению

Т2 о где 1 — момент инерции, кг см

2.

Т вЂ” условиьп период колебаний системы в отсутствии исследуемого образца 16;

 — коэффициент, определяемый формой и размерами исследуемого образца 16 и рассчитываемый ио известным формулам, -з см

Затем зондирующий генератор 11 выдает импульс электрического напряжения, поступающий на излучающий пьезопреобразователь 10, которым этот импульс преобразуется в продольную механическую волну, которая усиливается концентратором 9, проходит по неподвижному зажиму 8, исследуемому образцу 16, подвижному зажиму 6 и, дойдя до отражателя 7 и отразившись от него, проходит обратный путь, снова преобразуется в электрический импульс и поступает в блок 12 обработки информации, в котором осуществляется вычисление модуля Е упругости в соответствии с формулой я 2

Е=(=„)p ) (з) где Ы вЂ” длина исследуемого образца 16; время прохождения ультразвуковой волны по.исследуемому образцу 16;

Я вЂ” плотность материала, и коэффициента р- Пуассона по вычисленным значениям модуля G сдвига и модуля E упругости

Р- = — (— .-2)

I Е

2 С (4) Процесс измерения параметров G и Е может осуществляться параллельно, так как частоты Е„р деформирова ния в ре><име крутильиых колебаний .5 и Е„ в режиме деформирования продольной ультразвуковой волной различаются настолько (f 1 Гц; ГП1,=

=100 кГц), что значение параметра Е можно определить практически в любой момент времени.

Таким образом, совмещение в предлагаемом устройстве двух независимых методов измерения позволяет расширить его функциональные возможности за счет увеличения числа одновременно измеряемых параметров деформации, Формула изобретения

Устройство для определения фиэикомеханических свойств стеклянных образцов при различных температурах, содержащее подвижный зажим для ис25 следуемого образца, диск, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси, на котором по нормам к его центру закреплен своим основанием подвижный зажим для исследуемого

Зр образца, неподвижньп< зажим для исследуемого образца, установленный соосно подвижному зажиму для исследуемого образца так, что свободные концы подвижного и неподвижного зажимов

З5 для исследуемого образца расположены друг против друга; систему возбуждения крутильных колебаний и систему регистрации колебаний, выполненную с фотопреобразователем, о т л и—

4р ч а ю щ е е с я . тем, что, с целью повышения информативности за счет увеличения числа одновременно измеряемых параметров деформации, оно снабжено излучающим пьезопреобразова45 телем, основание неподвижного зажима для исследуемого образца выполнено в виде концентратора акустической энергии, на котором закреплен излучающий пьезопреобразователь, а осноВание подВижнОГО зажима для исслед) емого образца выполнено в виде четвертьволнового отражателя акустичес«ой энергии.