Способ определения прочности стекловолокнистых композиционных материалов из штапелированного кварцевого волокна и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к определению прочностных свойств композиционных материалов . Целью изобретения является повышение информативности за счет определения предела прочности материала. Для этого в способе, по которому по поверхности материала наносят удар бойком, измеряют пиковое значение ударного ускорения AM бойка и время Тм внедрения бойка, регистрируют также полное время Т0м соударения , а предел прочности определяют из соотношения ав г- С/ Ам (2ТМ - Т0м)Т0м2), где С - постоянный коэффициент, зависящий от массы бойка и формы внедряемой части бойка. Устройство для осуществления способа , содержащее разгоняемый боек 2, пьезоакселерометр 5, установленный на бойке 2 и соединенный с измерительным блоком, включающим две электронные цепи для измерения цифровых значений величин Ам и Тм, вычислитель 11 и цифровой индикатор 12, снабжено цепью измерения величины Том, соединенной с вычислителем 11, что позволяет с помощью данной установки определять предел прочностиав материала. 2 с.п. ф-лы, 2 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з G 01 N 3/30

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4311933/28 (22) 29.09.87 (46) 07.01.91, Бюл. 1ч 1 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии (72) И.R.Çàâüÿëoâ, В.А.Клочко, О.Е.Тельнова; Н,С.Долгова и В.В.Коннов (53) 620.178, 153(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1364954, кл, G 01 N 3/30, 1985.

Авторское свидетельство СССР

N 1221544, кл. G 01 N 3/48, 1984. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ

СТЕКЛОВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ШТАПЕЛИРОВАННОГО КВАРЦЕВОГО ВОЛОКНА И

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к определению. прочностных свойств композиционных материалов. Целью изобретения является повышение информативности эа счет опре„... Ы„„1619114 А1 деления предела прочности материала. Для этого в способе, по которому по поверхности материала наносят удар бойком, измеряют пиковое значение ударного ускорения

A„бойка и время TM внедрения бойка, регистрируют также полное время Т0м соударения, а предел прочности определяют иэ соотношения гтрк - С/ Aì (2Тм Том)Том ), где

С вЂ” постоянный коэффициент, зависящий от массы бойка и формы внедряемой части бойка. Устройство для осуществления способа, содержащее разгоняемый боек 2, пьеэоакселерометр 5, установленный на бойке

2 и соединенный с измерительным блоком, включающим две электронные цепи для измерения цифровых значений величин Ам и

Тм, вычислитель 11 и цифровой индикатор

12, снабжено цепью измерения величины

To„, соединенной с вычислителем 11, что позволяет с помощью данной установки определять предел прочностиа, материала, 2 с.п. ф-лы, 2 ил.. 1619114

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств материалов, а именно к определению прочности стекловолокнистых композиционных материалов из штапелированного кварцевого волокна.

Целью изобретения является повышение информативности за счет определения предела прочности.

На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 — временные зависимости электрических сигналов на выходе ряда элементов устройства.

Способ осуществляют следующим образом.

По поверхности стекловолокнистого композиционного материала из штапелированного кварцевого волокна наносят удар бойком, при этом измеряют пиковое значение ударного ускорения Ам бойка, время Тм внедрения бойка и полное время ToM ñîóäàрения. Предел прочности ñ, определяют из соотношения г

С сгв 2 (1)

Ам ((2Тм .Том }TDM) где С вЂ” постоянный коэффициент, зависящий от массы бойка и формы внедряемой части бойка. Например, при использовании бойка с конической внедряемой частью коэффициент С определяется из соотношения

С Б4 и)

9л щ2 (p/2 } (2) где m — масса бойка; р — угол заострения конической части.

Сотношение для вычисления предела прочности ов материала. получено из условия, что ов определяется как

А

Ов = —, V где V - объем разрушенного материала; А— работа, затраченная на разрушение материала в объеме V.

Объем разрушенного, материала равен объему лунки, образующейся при ударе бойком, с учетом упругого восстановления материала.

Таким образом для рпределения предела прочности ов как отношения затраченной работы А к объему V разрушенного материала необходимо регистрировать при испытаниях полное время Том соударения.

Устройство для определения предела прочности содержит корпус 1, установленный в нем в направляющих боек 2, пружину

3 для раэгоча бойка 2, спусковой механизм

4, пьезоакселерометр 5, установленный на бойке 2, последовательно соединенные усилитель 6, вход которого соединен с пьезоак10

15 новленным на нем пьезоакселерометром

20 разгоняется до определенной скорости и наносит удар по испытуемому материалу, Полученный на пьезоакселерометре 5 в процессе соударения сигнал, пропорциональный значению ударного ускорения a(t) бойка

25 2, поступает на усилитель б, с которого сигнал проходит по двум трактам, на фильтр 7 низких частот и на вход компаратора 15, который при привышении сигналом некото рого порогового уровня Опор1 {фиг,2а) вы30 абаты вает и рямоугол ьный импульс постоянного напряжения (фиг.2б), Величина порогового напряжения выбирается такой, чтобы она несколько превышала пиковые уровни флуктуации напряжений в

35 схеме. Длительность прямоугольного импульса напряжения, снимаемого с выхода компаратора 15, в этом случае равна дли40

55 селерометром 5, фильтр 7 низких частот, дифференциатор 8, компаратор 9, преобразователь 10 время — код, вычислитель 11 и индикатор 12, последовательно соединенные пиковый детектор 13, вход которого соединен с фильтром 7 низких частот, и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14, соединенный выходом с вторым входом вычислителя 11, а также последовательно соединенные второй компаратор 15, вход которого соединен с выходом усилителя 6, и второй преобразователь 16 время — код, выход которого соединен с третьим входом вычислителя 11.

Устройство работает следующим образом.

При срабатывании спускового механизма 4 под действием пружины 3 боек с устательности Т<м процесса соударения. Этот импульс поступает на вход второго преобразователя 16 время — код, который формирует цифровой код, соответствующий длительности Том импульса, поступающий на вход вычислителя 11. В фильтре 7 низких частот отфильтровываются все высокочастотные составляющие, вызванные флуктуациями напряжения и собственными резонансами механической измерительной части, и отфильтрованный сигнал a(t) поступает на входы пикового детектора 13 и дифференциатора 8. На выходе пикового детектора 13 вырабатывается напряжение, пропорциональное максимальному значению ударного ускорения Ам, которое поступает на вход АЦП 14, преобразующего напряжение в цифровой код, который передается на вычислитель 11. В дифференциаторе 8 происходит дифференцирование сигнала по eðåìåíè (фиг.2e), С выхода дифференциатора 8 производная сигнала поступает на вход компаратора 9, который

1619114

6 вырабатывает прямоугольный импульс длительностью. равной времени Т от начала соударения до момента достижения бойком максимальной глубины внедрения (фиг.2г).

Импульс поступает на вход первого преобразователя 10 время — код и далее в цифровом виде поступает на вычислитель 11, В вычислителе 11 происходит расчет значения предела прочности о по формуле (1). Предел прочности в виде числа индицируется на цифровом индикаторе 12.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его реализации позволяют . определять предел прочности стекловолокнистых композиционных материалов из штапелированного кварцевого волокна Ilo трем параметрам ударного импульса: пиковому значению ускорения Ам, времени Тм внедрения и общему времени То соударения, характеризующим процесс соударения бойка с испытуемым материалом.

Формула изобретения

1, Способ определения прочности стекловолокнистых композиционных материалов из штапелированного кварцевого волокна, по которому по поверхности материала наносят удар бойком, измеряют пиковое значение ударного ускорения Ам бойка и время Т> внедрения бойка, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения информативности эа счет определения предела прочности, регистрируют также полное время Т соударения, а предел прочности rk материала определяют по соотношению

С в

5

Ам ((2Тм — Том ) Том ) где С вЂ” постоянный коэффициент, зависящий от массы бойка и формы внедряемой части бойка.

2. Устройство для определения прочности стекловолокнистых композиционных материалов иэ штапелированного кварцевого волокна, содержащее корпус, установленный в нем в направляющих боек, пружину для разгона бойка, спусковой механизм, пьезоакселерометр, установленный на бойке, последовательно соединенные усилитель,.вход которого соединен с пьеэоакселерометром, фильтр низких частот, дифференциатор, компаратор, преобразователь, время — код, вычислитель и индикатор, последовательно соединенные пиковый детектор, вход которого соединен с выходом фильтра низких частот, и аналого-цифровой и реобраэователь, соединенный выходом с вторым входом вычислителя, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения информативности эа счет определения предела прочности, оно снабжено последовательно соединенными вторым компаратором, вход которого соединен с выходом усилителя,. и вторым преобразователем время — код, выход которого соединен с третьим входом вычислителя.

1619114

ala оИ

Составитель О.Бульканов

Редактор Л.Гратилло Те ред M.Moðãåíòàë Корректор С.Шевкун

3 40 аказ Тираж - Подписное осуд . и ГКНТ СССР

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям.при ГКНТ СС

113035, москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.. Ужгород, ул.Гагарина, 101