Способ оценки сопротивления материалов деформации при ударном нагружении

 

Использование: исследование широкого класса материалов, в том числе и пластичных. Сущность: о сопротивлении материала деформации при ударном нагружении судят по амплитуде и крутизне переднего фронта первого импульса смещения на сейсмограмме, зарегистрированной при ударе по образцу испытуемого материала. Образец устанавливают на сейсмоприемник. Изобретение обеспечивает осуществление способа более простыми средствами. 3 ил.

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств материалов, в частности, к способам оценки сопротивления деформации при ударном нагружении, и может быть использовано при исследовании широкого класса материалов, в том числе и пластичных материалов, например пластилина.

Известен способ оценки сопротивления материалов деформации при ударном нагружении, по которому наносят нормированный удар по поверхности образца испытуемого материала и измеряют длительности упруго-пластического деформирования и восстановления упругих деформаций материала, по соотношению которого судят об исследуемом сопротивлении [1] Использование в качестве критерия для оценки сопротивления материала деформации только длительности удара не обеспечивает высокую достоверность результатов.

Наиболее близким к изобретению является способ оценки сопротивления материалов деформации при ударном нагружении, по которому наносят нормированный удар по поверхности образца испытуемого материала и определяют с помощью сейсмоприемника два параметра ударного процесса, одним из которых является амплитуда импульса ускорения, а другим длительность его переднего фронта (т. е. длительность упруго-пластического деформирования), по которым оценивают сопротивление [2] Для осуществления известного способа необходима установка сейсмоприемника на ударнике, что обуславливает необходимость использования ударника специальной конструкции, со встроенным сейсмоприемником. Описываемое изобретение устраняет указанное ограничение, благодаря чему способ может быть осуществлен более простыми средствами (в частности, удар может наноситься сбрасываемым шариком).

Сущность изобретения заключается в том, что в способе оценки сопротивления материалов деформации при ударном нагружении, по которому наносят нормированный удар по поверхности испытуемого материала и определяют с помощью сейсмоприемника два параметра ударного процесса, одним из которых является амплитуда импульса, по которым судят о сопротивлении материала деформации, образец устанавливают на сейсмоприемник, регистрируют сейсмограмму ударного процесса и определяют по ней амплитуду и крутизну переднего фронта первого импульса смещения.

На фиг. 1 изображена схема установки для осуществления способа; на фиг. 2 и 3 сейсмограммы ударов шарика по образцам различных материалов.

Способ по изобретению осуществляют следующим образом.

Емкость с образцом 1 испытуемого материала устанавливают на крышку вертикального сейсмоприемника 2. Металлический шарик 3 известной массы удерживают электромагнитом 4 над поверхностью образца на выбранной высоте. Выход сейсмоприемника соединяют с гальванометром шлейфового осциллографа 5. Запускают осциллограф и обесточивают электромагнит, что приводит к свободному падению шарика на образец. При ударе о поверхность образца шарик тормозится, т. е. передает материалу образца количество движения P, что определяет действие ньютоновской силы f=dP/dt, и формирует сейсмический сигнал, регистрируемый с помощью сейсмоприемника и осциллографа. Чем выше сопротивление материала перемещению шарика, тем короче и интенсивнее будет сигнал, регистрируемый осциллографом. По сейсмограмме определяют амплитуду и крутизну переднего фронта первого импульса смещения и по этим параметрам судят о сопротивлении материала деформации. Для количественной оценки проводят сопоставление указанных параметров с теми же параметрами, получаемыми при испытании эталонного материала.

Пример 1. Проводились испытания пластилина, поваренной соли "Экстра", поролона и вазелина. Удар наносили падающим стальным шариком массой 66 г, который сбрасывали с высоты 7 см. Для регистрации сейсмограммы использовали сейсмоприемник СМ-3 с собственной частотой 1 Гц и шлейфовый осциллограф НО71.1 с гальванометром МО41 с частотой 300 Гц. Регистрация проводилась при скорости развертки носителя записи, равной 500 мм/с. Из сейсмограмм (фиг. 2) следует, что из указанных материалов наибольшее сопротивление деформации имеет пластилин, а наименьшее вазелин.

Пример 2. Исследовалось сопротивление деформации силикатного клея по мере его затвердевания. Результаты представлены на фиг. 3. Верхняя сейсмограмма получена при ударе по поверхности клея сразу после заполнения им емкости. Следующая сейсмограмма получена при тех же условиях нагружения через три часа после первой (на поверхности клея к этому времени образовалась пленка), а нижняя через сутки. Приведенные сейсмограммы иллюстрируют увеличение сопротивления деформации на разных этапах затвердевания силикатного клея.

Принципиально возможно построение калибровочной таблицы или вывод формулы для перехода от относительной оценки сопротивления деформации при ударном нагружении, осуществляемой способом по изобретению, к значениям, определяемым другими известными способами. Однако, для решения многих практических задач достаточна предложенная относительная оценка.

Формула изобретения

Способ оценки сопротивления материалов деформации при ударном нагружении, по которому наносят нормированный удар по поверхности образца испытуемого материала и определяют с помощью сейсмоприемника два параметра ударного процесса, одним из которых является амплитуда импульса, по которым судят о сопротивлении материала деформации, отличающийся тем, что образец устанавливают на сейсмоприемник, регистрируют сейсмограмму ударного процесса и определяют по ней амплитуду и крутизну переднего фронта первого импульса смещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3