Установка для определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности области исследования динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов. Установка для определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов содержит основание, на котором жестко закреплены составные образцы, каждый из которых выполнен в виде пластины из высокодобротного материала с закрепленным на ней исследуемым материалом, возбудитель колебаний в составном образце и система измерений колебаний. При этом каждый составной образец закреплен на основании таким образом, что исследуемый материал расположен на поверхности пластины, контактирующей с основанием, и закреплен на пластине методом заливки. Система измерения колебаний выполнена в виде бесконтактной лазерной системы измерения, включающей измерительную головку, обеспечивающую измерение параметров образцов на основе эффекта Доплера. Технический результат: повышение точности определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов и увеличение количества резонансных частот, для которых определяются динамические характеристики низкомодульных полимерных материалов. 1 ил.

 

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности области исследования динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов резонансным методом.

Известна установка для определения динамических характеристик низкомодульных материалов (А.с. 1539578, приоритет от 03.08.1987, «Резонансный способ определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов», Г.Ф. Долгов, В.В. Евграфов, Е.Н. Талицкий, МПК G01N 3/32, опубликовано 30.01.90), содержащая жесткую неподвижную опору (основание), на которой жестко закреплен составной образец, возбудитель колебаний и вибропреобразователь. Составной образец выполнен в виде консольной балки, образованной подложкой из высокодобротного материала и нанесенным на нее слоем исследуемого материала. При этом свободная поверхность слоя исследуемого материала контактируют с жесткой неподвижной опорой. Вибропреобразователь позволяет измерять параметры колебаний в одной точке составного образца. При возбуждении изгибных колебаний измеряют параметры вызванных изгибными колебаниями подложки резонансных колебаний составного образца, по которым определяют динамические характеристики исследуемого материала. Данная установка является наиболее близким аналогом к заявляемому изобретению.

Недостатками данной установки для определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов являются использование одного составного образца в качестве объекта испытаний и применение вибропреобразователя, позволяющего измерять параметры колебаний в одной точке составного образца, что снижает точность определения динамических характеристик низкомодульного полимерного материала.

Технические результаты, на достижение которых направлено изобретение, заключаются в повышении точности определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов и увеличении количества резонансных частот, для которых определяются динамические характеристики низкомодульных полимерных материалов.

Данные технические результаты достигаются тем, что в установке для определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов, содержащей основание, на котором жестко закреплен составной образец, выполненный в виде пластины из высокодобротного материала с закрепленным на ней исследуемым материалом, возбудитель колебаний в составном образце и систему измерений колебаний, новым является то, что на основании закреплены дополнительные составные образцы, при этом каждый составной образец закреплен на основании таким образом, что исследуемый материал расположен на свободной поверхности пластины и закреплен на пластине методом заливки. Система измерения колебаний выполнена в виде бесконтактной лазерной системы измерения, включающей измерительную головку для измерения параметров составного образца на основе эффекта Доплера.

Закрепление исследуемого материала на пластине методом заливки исключает влияние клеевого шва на динамические характеристики составного образца и повышает точность определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов. Применение системы измерения колебаний в виде бесконтактной системы измерения на основе эффекта Доплера обеспечивает измерение параметров нескольких составных образцов по всей их поверхности, что также позволяет увеличить количество резонансных частот, для которых определяются динамические характеристики низкомодульных полимерных материалов и точность их определения.

На чертеже представлена схема варианта реализации установки для определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов.

Установка для определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов содержит возбудитель колебаний 1 в составном образце, основание 2, составные образцы 3, систему управления 4 возбудителем колебаний, чувствительную головку 5 лазерной системы измерений, систему 6 измерения колебаний, акселерометр 7, выполняющий функцию задающего и корректирующего датчика для системы управления 4 возбудителем колебаний.

Каждый составной образец 3 выполнен в виде пластины из высокодобротного материала с закрепленным на ней слоем исследуемого низкомодульного полимерного материала. Составные образцы 3 жестко закреплены на основании 2, например, посредством винтов. При этом каждый составной образец 3 закреплен на основании 2 таким образом, что исследуемый низкомодульный полимерный материал расположен на поверхности пластины, контактирующей с основанием 2, и закреплен на пластине из высокодобротного материала методом заливки. Чувствительная головка 5 бесконтактной лазерной системы измерений расположена таким образом, чтобы составные образцы 3 по всей площади находились в поле, доступном для регистрации параметров колебаний.

В качестве бесконтактной лазерной системы измерений может быть применен сканирующий виброметр PSV-400 или аналогичный, регистрирующий скорость составного образца по изменению частоты света, отраженного от колеблющейся поверхности (эффект Доплера), при этом свойства поверхности не оказывают влияния на точность измерения.

Установка для определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов работает следующим образом.

В возбудителе колебаний 1 возбуждают синусоидальные колебания заданной амплитуды в требуемом частотном диапазоне, при этом скорость прохождения диапазона частот от нижней до верхней границы не должна превышать 0,1 октавы в минуту. Возбуждаемые колебания через основание 2 передаются в места крепления составных образцов 3 и возбуждают изгибные колебания в составных образцах. Параметры возбужденных изгибных колебаний фиксируются чувствительной головкой 5 лазерной системы измерения, при этом лазерная система 6 измерений должна быть сканирующего типа для обеспечения возможности фиксации параметров изгибных колебаний по всей поверхности всех составных образцов 3. По измеренным значениям перемещений в составных образцах 3 определяются резонансные характеристики: резонансную частоту и частоты на уровне 0,707 от амплитудного значения ускорения.

По полученным параметрам изгибных колебаний в составном образце производится расчет коэффициента механических потерь (КМП) исследуемого низкомодульного полимерного материала каждого составного образца по формуле (Виброзащита РЭС полимерными демпферами. Учебн. пособие / Е.Н. Талицкий. Владим. политехи, ин-т. Владимир. 1993)

где , - КМП соответственно пластины из высокодобротного материала и составного образца 3.

КМП пластины из высокодобротного материала считается известным или определяется экспериментально и рассчитывается по формуле 2. КМП составного образца 3 рассчитывается по формуле

где - ширина резонансной кривой на уровне 0,707 от максимальной амплитуды;

- резонансная частота составного образца 3;

Bпл, Bсо - жесткость на изгиб соответственно металлической пластины из высокодобротного материала и составного образца 3. Отношение этих величин находится по формуле

где fпл - резонансная частота металлической пластины из высокодобротного материала;

mсо, mпл - массы соответственно составного образца образца и металлической пластины.

Усредненное значение КМП исследуемого полимерного демпфера определяется как среднее арифметическое КМП полимерного демпфера каждого составного образца.

При этом в каждом составном образце 3 в заданном частотном диапазоне может быть несколько резонансных частот. Предлагаемая установка позволяет определить КМП на всех частотах, для которых возможно измерение параметра .

Установка для определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов, содержащая основание, на котором жестко закреплен составной образец, выполненный в виде пластины из высокодобротного материала с закрепленным на ней исследуемым материалом, возбудитель колебаний в составном образце и систему измерений колебаний, отличающаяся тем, что на основании закреплены дополнительные составные образцы, при этом каждый составной образец закреплен на основании таким образом, что исследуемый материал расположен на поверхности пластины, контактирующей с основанием, и закреплен на пластине методом заливки, система измерения колебаний выполнена в виде бесконтактной лазерной системы измерения, включающей измерительную головку, обеспечивающую измерение параметров образцов на основе эффекта Доплера.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания на усталость. Установка содержит основание, пассивный захват образца, установленный на основании, активный захват образца, одним концом связанный с активным захватом и установленный соосно с ним рычаг, электромагнитный возбудитель колебаний и измерительное устройство, фиксатор, выполненный с возможностью периодического соединения рычага с основанием, захваты установлены с возможностью фиксированного поворота вокруг своей оси, связь рычага с активным захватом выполнена в виде разъемного соединения, а возбудитель колебаний и измерительное устройство выполнены в виде двух П-образных магнитных систем, закрепленных на другом конце рычага одна симметрично другой относительно его оси и двух катушек, закрепленных на основании, каждая из которых выполнена с возможностью взаимодействия с соответствующей П-образной магнитной системой.

Изобретение относится к испытательной технике, к испытаниям на прочность. Стенд содержит корпус, установленные на нем захваты образца, механизм нагружения, включающий две гибкие тяги, кинематически связанные с захватами, натяжной механизм тяг, платформу, привод вращения, установленный на платформе, возбудитель колебаний нагрузки в форме треугольника, установленного на валу привода вращения и расположенного между тягами, и привод перемещения платформы вдоль оси вала.

Изобретение относится к неразрушающим методам и средствам дефектоскопии технически сложных элементов конструкции. Сущность: элемент конструкции, к которому есть доступ, нагружают переменной механической нагрузкой и вызывают его перемещения.

Изобретение относится к области усталостных испытаний металлических материалов для определения их циклической долговечности. Сущность: осуществляют определение размера зерна стали в зависимости от режима технологической обработки и на основании выявленной корреляции (уравнения) между циклической долговечностью в диапазоне 105-106 циклов и размером величины зерна стали, определяют ожидаемую ее циклическую долговечность.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано при исследовании процессов разрушения материалов с образованием трещин. Сущность: измеряют начальную длину трещины.

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств твердых материалов и может быть использовано для определения усталостной прочности конструкционных материалов, работающих в условиях циклического нагружения.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения предела выносливости материала. Сущность: измеряют радиусы кривизны поверхности испытуемого материала в сечениях двумя плоскостями главных кривизн и радиус сферического индентора, по которым определяют приведенный радиус кривизны.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для изучения физико-механических свойств корнеклубнеплодов и определения уровня повреждаемости клубней картофеля при оптимизации работы картофелеуборочных машин, а также для оценки механических повреждений при селекции сортов картофеля, предназначенных для механизированного возделывания.
Изобретение относится к области гидравлических испытаний, в частности к способам проведения циклических испытаний натурных образцов труб внутренним давлением и изгибом с целью получения фактических данных по их прочности и долговечности.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания образцов материалов на прочность, и может быть применено в заводской и исследовательской лабораториях.

Изобретение относится к испытательной технике, в частности к стендам, и может быть использовано в авиационной испытательной технике для испытаний элементов беспилотного вертолета с соосными винтами. Устройство содержит фундамент стенда, силовой каркас, зажимные приспособления, раму монтажную, каркас фюзеляжа, амортизаторы, мотораму, двигатель внутреннего сгорания, подредукторную раму, редуктор, выходные соосные валы, автомат перекоса, соосные винты, муфту, рычаги, коромысла, нагрузочное устройство, устройство пилотирования с приводами управления автоматом перекоса, систему топливную, смазки, системы охлаждения, систему управления двигателем, устройство пожаротушения, систему приточно-вытяжной вентиляции, также устройство содержит пульт управления. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и повышении безопасности. 18 ил.

Изобретение относится к геометрическим формам образцов для испытания материалов. Сборная конструкция образца (10) для испытаний содержит множество слоев, выполненных из армированного волокном полимерного материала, совместно образующих слоистый материал постоянной толщины. Слоистый материал имеет геометрию, включающую первую и вторую трапецеидальные части (16, 18), соединенные исследуемой областью, в которой указанный образец имеет минимальную ширину. Первая трапецеидальная часть, вторая трапецеидальная часть и исследуемая область образуют соответствующие части передней поверхности и соответствующие части задней поверхности образца для испытаний. Каждая из передней и задней поверхностей имеет профиль с формой наподобие "галстука-бабочки" и выполнена параллельной указанным слоям. Первый и второй выступы, приклеенные к первой трапецеидальной части на соответствующих первых частях передней и задней поверхностей. Третий и четвертый выступы, приклеенные ко второй трапецеидальной части на соответствующих вторых частях передней и задней поверхностей. Каждый из первого, второго, третьего и четвертого выступов выполнен из армированного волокном полимерного материала и имеет трапецеидальный профиль. Образец для испытаний имеет минимальную ширину в указанной исследуемой области (20) и постоянную толщину. Первая трапецеидальная часть (16) имеет первую и вторую прямолинейные скошенные стороны (12а и 12b). Вторая трапецеидальная часть (18) имеет третью и четвертую прямолинейные скошенные стороны (12с и 12d). Исследуемая область (20) содержит первую и вторую радиусные стороны (14а и 14b). При этом первая радиусная сторона (14а) соединена с первой и третьей прямолинейными скошенными сторонами (12а и 12с), а вторая радиусная сторона (14b) соединена со второй и четвертой прямолинейными скошенными сторонами (12b и 12d). Высота указанной первой радиусной части не превышает 3% указанной высоты образца (10) для испытаний. Обеспечивается гарантированное разрушение в исследуемой области (20) во время усталостных испытаний. 5 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, к исследованию образцов и изделий на прочность при циклическом нагружении. Центробежная установка содержит корпус, установленную на нем платформу с приводом вращения, расположенные на ней дополнительные платформы по количеству циклов нагружения по одной из осей образца, размещенные последовательно одна на другой и снабженные приводами вращения, захват для образца, закрепленный на дополнительной платформе для размещения захвата, согласно изобретению установка снабжена дополнительным приводом вращения, соединенным с захватом для образца и закрепленным радиально оси вращения на платформе для размещения захвата. Технический результат: расширение технологических возможностей центробежных установок путем обеспечения испытаний как при осевом, так и при плоском напряженном состоянии с многоцикловым или плавным нагружением по одной из осей. 1 ил.

Изобретение относится к области вибрационной техники, а именно к конструкциям свайных фундаментов зданий и сооружений гражданского и промышленного назначения. Экспериментальная установка состоит из лотка, грунтового массива и моделируемой сваи. Вибрируемый на вибростенде металлический лоток с грунтом и забитой в него сваей, верхняя часть которой соединена с металлическим наголовником, в котором жестко, симметрично и радиально под углом 180° закреплены две горизонтальные шпильки и одна вертикальная шпилька, ориентированная вдоль продольной оси сваи, с перемещающимися по резьбе шпилек грузами - гирями. Технический результат: возможность изучения особенностей демпфирования сваи при ее взаимодействии с грунтом. 2 ил.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к установкам для испытания образцов материалов на усталость при изгибе и ударном сжатии, и может быть применено в учебной, заводской и исследовательской лабораториях. Установка содержит корпус, закрепленный на нем пассивный захват образца, ротор с приводом, рычаг, активный захват образца, платформу, связанную через кривошипно-ползунный механизм со вторым приводом, толкатели и пружины, активный захват образца закреплен на одном из концов рычага так, чтобы их продольные оси совпадали, в роторе выполнены радиально расположенные отверстия, шатун кривошипно-ползунного механизма выполнен с возможностью изменения его длины, а каждая пружина - опирающейся с одной стороны на дно отверстия ротора, а с другой - на толкатель, выполненный с возможностью перемещения в отверстии и взаимодействия с рычагом, ротор с приводом установлены на платформе, а второй привод - на дне корпуса и ротор снабжен упорами, прикрепленными к его поверхности около отверстий. Рычаг изготовлен в форме трубы, введены гибкий канат, одним концом соединенный с грузом, а другим - с пазом зубчатого колеса, которое соединено с другим зубчатым колесом, имеющим зубья на половине колеса, привод этого колеса, колеса соединены шпонками и осями с каркасом, а гибкий тросик соединен одним концом с зубчатым колесом, а другим - с каркасом. Технический результат: расширение функциональных возможностей путем испытания образца на усталость не только при изгибе, но и при сжатии одновременно. 3 ил.

Изобретение относится к области испытательной техники, в частности области исследования динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов. Установка для определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов содержит основание, на котором жестко закреплены составные образцы, каждый из которых выполнен в виде пластины из высокодобротного материала с закрепленным на ней исследуемым материалом, возбудитель колебаний в составном образце и система измерений колебаний. При этом каждый составной образец закреплен на основании таким образом, что исследуемый материал расположен на поверхности пластины, контактирующей с основанием, и закреплен на пластине методом заливки. Система измерения колебаний выполнена в виде бесконтактной лазерной системы измерения, включающей измерительную головку, обеспечивающую измерение параметров образцов на основе эффекта Доплера. Технический результат: повышение точности определения динамических характеристик низкомодульных полимерных материалов и увеличение количества резонансных частот, для которых определяются динамические характеристики низкомодульных полимерных материалов. 1 ил.

Наверх