Устройство для определения упругодиссипативных свойств материалов
Изобретение относится к измерениям упругодиссипативных свойств виброизолирующих материалов. Цель изобретения - повышение точности и расширение частотного и динамического диапазонов измерений за счет исключения смещения нерабочей поверхности пьезоэлектрических излучателя и приемника в осевом направлении. Выполнение жесткой связи между преобразователями в виде толстостенного металлического стакана с опорными шайбами позволяет обеспечить точность определения нагрузки, передаваемой на образец. А выбор оптимальных геометрических параметров элементов устройства приводит к увеличению их жесткости. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU 1164
А1 (51) 4 G 01 N 29/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Для обоснования указанных соотношений вводят следующие обозначения:
К вЂ” жесткость испытуемого образца;
Х вЂ” осевая жесткость последовательь но соединенных излучателя и приемника К вЂ” жесткость связи между их опорФ ными плоскостями. Анализ статической эквивалентной схемы предлагаемой механической конструкции позволяет утГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4254710/25-28 (22) 02.06 ° 87 (46) 23.10.89, Бюл. У 39 (72) А.И.Курбатов (53) 620 . 1 79. 16 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР
N 917073, кл. С 01 N 29/00, 1980 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГОДИССИПАТИВНЫХ СВОЙСТВ ИАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к измерениям упругодиссипативных свойств виброизолирующих материалов. Цель изобретения — повышение точности и
Изобретение относится к акустическим измерениям, в частности к измерениям упругодиссипативных свойств вибропоглощающих материалов.
Целью изобретения является повышение точности и расширение частотного и динамического диапазона измерений за счет исключения смещения нерабочих поверхностей пьезоэлектрических излучателя и приемника в осевом направлении.
На чертеже представлена схема устройства для определения упругодиссипативных свойств материалов.
Устройство содержит пьезоэлектрические излучатель 1 и приемник 2 цилиндрической формы, между рабочими плоскостями G и В которых размещен испытываемый образец 3. Излучатель 1 и приемник 2 помещен внутри толстостенного металлического стакана 4 и закреплены опорными плоскостями О и О на опорных шайбах 5, ус2 расширение частотного и динамического диапазонов измерений за счет исключения смещения нерабочей поверхности пьезоэлектрических излучателя и приемника в осевом направлении. Выполнение жесткой связи между преобразователями в виде толстостенного металлического стакана с опорными шайбами позволяет обеспечить точность определения нагрузки, передаваемой на образец. А выбор оптимальных геометрических параметров элементов устройства приводит к увеличению их жесткости. 1 ил. тановленных в торцах стакана 4. При этом геометрические параметры элементов устройства выбраны из соотношений:
0,3d < (10d;
d (D (за1
d (1 (10d;
3d(h (5d, где I — толщина стенок стакана;
D — внутренний диаметр стакана;
1 — длина стакана;
h — толщина опорных шайб;
d — диаметр преобразователя.
1516949 что при выполнении условия (1) справедливо равенство
К» БьькНО
Ко верждать
К ОК ((К. вык
5 где U x,U напряжение на обкладках излучателя (приемника);
К» — жесткость испытуемого образца;
Usia !О
Н,= — — К „= (случай механического "короткого замыкания е излучателя и приемника) .
Следовательно, можно написать
f5
Uax Нд
Распространяя этот вывод на случай квазистатики, когда вследствие удаленности от резонансных частот конструкции и образца статическое приближение остается справедливым, можно написать (Оных Ко — — ° > -р
U вх C
25 где К „— комплексное значение динамической жесткости образца на определенной частоте возбуждения;
U L" — амплитуды выходного и вь!х > Вх входного сигналов синусоидальной формы с частотой f; — угол сдвига фаз между ними;
°  — мнимая единица; ь1» — коэффициент потерь в материале образца.
Для реализации предлагаемого устройства при широком интервале значе" ний К„ необходимо выполнение условия (1), диктующего необходимость увеличения жесткостей излучателя и приемника и в еще большей мере жесткости связи между ними.
Устройство для определения упругодиссипятивных сВОЙстВ материялОВ ра 45 ботает следующим образом.
На излучатель 1 подают синусоидальный электрический сигнал U x с частотой f, излучатель 1 испытывает под действием пьезоэффекта дефор50 мацию в осевом направлении, пропорциональную U „. Частота излучения выбирается ниже резонансной частоты устройства Поскольку жесткость приемкника 2 превышаетжесткость образцЭ 3, а опорные плоскости 0 и 0 неI подвижны одна относительно другой, можно принять, что деформация образца 3 равна деформации излучателя 1 и пропорциональнатБв„.
Жесткость образца определяют иэ соотношения
U еььк
К ф " — — 1 ° «1 Р
U х к 1
Sx где К вЂ” жесткость образца; ь1 — коэффициент потерь; ь — угол сдвига фаэ между входным и выходным иапряжениющ.
Увеличение жесткости излучателя и приемника, а также увеличение собственной частоты колебаний в узлах устройства позволяет достичь поставленной цели.
Формула изобретения
Устройство для определения упругодиссипативных свойств материалов, содержащее пьезокерамические излучатель и приемник цилиндрической формы, связанные жесткой опорной связью, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения частотного и динамического диапазона измерения, жесткая опорная связь выполнена в виде толстостенного стакана, внутри которого расположены пьезокерамические излучатель и приемник, и прикрепленных к ним опорных шайб, установленных в торцах стакана, а геометрические параметры элементов выбраны из соотношений
О,за 1 Е 410с11
d ( d < 1 (10d; 0,3d 4h <5d; где d - толщина стенок стакана D — внутренний диаметр стакана; 1 — длина стакана; толщина опорных шайб; .d — дпаметр преобразователя. )516949 Ч Составитель В.Евстратов Техр ед А. Кравчук Корректор В. Каб адни Редактор И.Горная Заказ 6385/47 Тирам 789 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям прн ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Умгород, ул. Гагарина, 101
