Способ определения динамических механических характеристик материалов

 

Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для определения динамических механических характеристик материалов. Целью изобретения является повышение достоверности за счет учета влияния анизотропных свойств материалов. Сущность способа измерения динамических механических характеристик материалов заключается в том, что образец кольцевой формы подвергают деформированию во взаимно ортогональных направлениях циклически изменяющимися осевой нагрузкой и крутящим моментом при некратных соотношениях частот между ними и определяют зависимости модулей нормальной и касательной упругости от изменения амплитуды соответственно угловых и осевых деформаций образца при различных частотах их изменения и температурах. По этим зависимостям судят о динамической механической анизотропии материалов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

«1S> «В

2 А1 й1)5 G Ol N 3/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОбРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4287943/25-28 (22) 21.07.87 (46) 15.07.90. Бюл. Р 26 (71) Центральное конструкторское бюро уникального приборостроения

Научно-технического объединения

АН, СССР (72) Л.П. Ульянов, О.Н.. Борисенков, В.M. Неймарк и В,В, Николаев (53) 539.32 (088.8) (56) Клюев В,В. и др, Испытательная техника. Справочник в двух кнйгах.

Машиностроение, 1982, кн. 2, с, 136141. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКИХ

МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к испытательной технике и предназначено для определения динамических механиИзобретение относится к измерительной технике и предназначено для определения динамической механической анизотропии материалов и исследования условий ее развития при деформировании образцов материалов в области низких частот.

Целью изобретения является повы.шение достоверности определения динамических характеристик материалов за счет учета их аниэотропных свойств.

Кольцеобразный образец материала, например полимерного, помещают в тер.мокамеру и подвергают малоамплитудным осевым колебаниям низкой частоты, 2 ческих характеристик материалов.

Целью изобретения является повышение достоверности sa счет учета влияния анизотропных свойств материалов.

Сущность способа измерения динамических механических характеристик материалов заключается в том, что образец кольцеВой формы подвергают деформированию во взаимно ортогональ ных направлениях циклически изменяющимися осевой нагрузкой и крутящим моментом при некратных соотношениях частот между ними и определяют зависимости модулей нормальной и касательной упругости от изменения амплитуды соответственно угловых и осевых деформаций образца при различных частотах их изменения и температурах. По этим зависимостям судят о динамической механической анизотропии материалов. определяют амплитуду механического напряжения путем измерения осевых сил, действующих на образец, амп литуду осевой деформации и сдвиг фаз между механическим напряжением и деформацией. По известным формулам определяют комплексный модуль нормальной упругости (модуль растяжениясжатия).

Далее образец подвергают вынужденным крутильным колебаниям с частотой, не кратной частоте осевых колебаний. Некратные частоты необходимы для исключения влияния составляющих высших гармоник осевых колебаний на

1578572 результаты измерений, Увеличивая и измеряя амплитуду угловых деформаций при непрерывном измерении осевых сил и деформаций, определяют зависимость модуля нормальной упругости от амплитуды угловых деформаций, частоты и температуры.

Дпя чистоты эксперимента необходимо, чтобы осевые нагрузки не вносили 10 деструкции в динамическую ориентацию структур испытуемого образца под воздействием крутящего момента, т.е, амплитуда осевых напряжений должна быть много меньшей амплитуды напря- 15 жений, возникающих в образце под действием крутящего момента. При этом частоту осевых колебаний задают ниже, чем часточ.у крутильных колебаний, Испытания проводят при различной тем- 20 . пературе образца. Показатель анизотропии материала при сдвиге определяют как отношение модуля нормальной упругости, определенного при наличии крутильных колебаний, к модулю нормальной упругости при их отсутствии в зависимости от относительной амплитуды сдвиговых деформаций образца, определяемой амплитудой угловых деформаций, а также частоты и темпера- 30 туры.

Аналогично определяют зависимость модуля касательной упругости (модуля сдвига) от амплитуды осевых дефор-35 маций, частоты и температуры. При этом образец нагружают крутящим моментом с низкой частотой и малой амплитудой, определяют модуль касательной упругости при отсутствии осе- 40 вых нагрузок. Затем, прикладывая к образцу циклическую осевую нагрузку, постепенно увеличивают амплитуду осе-. вых колебаний и определяют зависимость относительного модуля касатель- 45 ной упругости от относительной ампли-. туды осевых деформаций, а также частоты и температуры, т ° е. показатель анизотропии материала при осевых деформациях. 50

Для испытаний применяют образец кольцевой формы с толщиной стенок, много меньшей радиуса кольца, поскольку в этом случае с достаточной для 55 .практики точностью можно пренебречь разностью скоростей между наружным и внутренним слоями образца материала.

Изобретение позволяет исследовать механическую динамическую аниэотропию материалов, в частности полимерных, возникающую при их деформировании с различньп и скоростями.

Результаты исследования могут быть использованы при разработке технологии изготовления деталей из материалов, обладающих самоармирующимися свойствами. формула изобретения

Способ определения динамических механических характеристик материалов, заключающийся в том, что испытуемый образец нагружают при разных температурах и частотах осевыми нагрузками и крутящими моментами, измеряют амплитуды осевых и угловых деформаций образца и сдвиг по фазе между деформациями и соответствующими нагрузками и определяют комплексные модули нормальной и касательной упругости с учетом температуры, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения достоверности за счет учета влияния анизотропных свойств материалов, используют образцы кольцевой формы, осевые нагрузки и крутящие моменты прикладывают таким образом, что нх частоты не кратны друг другу, и в два этапа, на одном из которых нагружение осуществляют при постоянной амплитуде осевых деформаций:и монотонно возрастающей амплитуде угловых деформаций, по которым определяют зависимость модуля нормальной упругости от амплитуды угловых деформаций, на другом этапе нагружение осуществляют при постоянной амплитуде угловых деформаций и монотонно. возрастающей амплитуде осевых деформаций, по которым определяют зависимость модуля касательной упругости от амплитуды осевых деформаций, и по зависимости этих модулей от амплитуд осевых и угловых деформаций определяют показатель анизотропии, по которому с учетом частоты и температуры судят о динамических механических характеристиках материала.