Способ определения модулей сдвига ортотропных материалов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

697874

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 10.04.78 (21) 2603609/25-28 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (> (I! } > ) Гюсударстееннвй кеиетет

СССР не делам нзебретеннй н откр})}тнй (} rl 1« . 1!У,}8, !

Опубликовано 15.11.79. Бюллетень №42

Дата опубликования описания 25.11.7,) (72) Авторы изобретения

М. В. Гершберг, В. С. Екельчик и B. С. 11с»„)} л<} . (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЧОДУЛЕ}) (...1-:.) !, ОРТОТРОПНЫХ <}АТЕР11АЛОВ

<. а коэФФи. (и(11} ы, ) ii! аI()lHil((ног!!()Iii<

РОН < ЧСIIII;I О<)1 .. I (, i! l l i I I I «i }1 } }1}1)> }

1}свы.; образ:}(}з

2р .1(Ci «к к и ()i нк

Изобретение относится к области исследования прочностных свойств материалов, а именно к способам определения модул I! сдвига, и х!ожет найти применение д.IH ко,!}1}l(><)IIIIIix конструкционных материалов при сдвиге.

Наиболее близким по технической су!цности к изобретеник) является способ определения модулей сдвига ортотропных материалов, заключающийся в том, что определя (>T частоты сооственных колебаний двух, и мск) щи х различное соотношение сторон поII(. речного сечения. ооразпов с прямсвп>льным сечением, нахо,(ят коэффициенты, учи тывающие соотнон}(II}it сторон сечения ()()разцов, и параметр анизотропии упругих свойств и вычисляк>г модули сдвиги ортотропных материал(и. причем, испь!т! !В!}сxii>lt образцы имс !о! Ф<)р)1) cT(ржней (1) .

Недостатком известног(> способа явл>пTся T(>, что он непосрс 1(-THE ííî пригоден лии!ь д !Н определения м<>дулей сдвига орт<}гр<}uI I ы х и атер и илоВ i i, I (Tp pH< I I(Вы х ()() р(>з I i;1.", II I>l p(.>а н н ы х Из I I I 6 Г! i Bi) I () «ITC ()I! «l. 1«1. В Il()(. ледиее Время вс(бол>и<и е расиростр) ll(Ii!I<.

I!01 Ú (I 1< I }I<. Il() 1 I>З< 1>И}1 И()1И Г()li;1 1()!},(, I H

l!ЗГОTовлен}}Я т))b () Р;1 .!...; вестный сп(>с<>б ii, точностью оцре,п:"; };, .: г . I !В материалов.

1.1(. .1I>IO }}зоор(1 . !IИ>1 }!il. IVI<. T< H,ll nl,li :. l }с

5 тОЧНОСтп ОГ}Р< Д(. .1<. II II)I М().!Х. 1(И (, 1 (}И(«1 М <}— териа iÄl труб.

Это дости}n(. I()I T()l, .1<) }!о !!рсд»1}ис м му способу испыпгывик>1 лг»1 ко.}},п< иь х <и} разпи, определяют собственные чисто! }п;>}ð вого тона изгибио-крi т ил} !}ы х колсби iii H плоскости. перпендикх.}яр!! >й ii,iî(ê<)(TII к(хiцево! о <к)ризпа, и собствснныс частоты il(l вого T(>H«1, изгибных ко,! (>;IIIIIH В 1.1<>< к<}с

T}1 КОЛЬПИ, BI>I}III(.. IHI() 1 О 1 11()1!1 Hll(КОЭ

697874 з

f«, (кк — собственные частоты первого тона изгибно-крутильных колебаний в плоскости, перпендикулярной плоскости образца;

fu(1ак — собственные частоты первого тона изгибных колеS баний в плоскости образца.

По известной зависимости между коэффициентами, учитывающими соотношение сторон сечения, и параметром анизотропии

$ определяют коэффициенты а;, а „и параметр и вычисляют модуль сдвига Gpqrt<> формуле

Х" PR(!

"Уь — ) -op()»

1$

1 к. s 5 %pe

S = !к; где Р— плотность материала образца;

Rg — средний радиус образца; а модуль сдвига G (3p по формуле Geg = 20

=- g Gge, На фиг. 1 изображен кольцевой образец; на фиг. 2 -- графики зависимости коэффициентов a.z от параметра и зависимости отношения коэффициентов а„/а, „от параметрао . ,Для определения модулей сдвига ортотропных материалов экспериментально определяют частоты первого тона колебаний ft(,, f ц!. и it(It, (цк двух кольцевых образцов с прямоугольным сечением и различным со- 30 отношением сторон в и h, например

= (1= 1) и f = 0,5(К=-О) (илиф =2((=

Ф и ф» = 0,5 (К = 0 ) ил и - —.- = — 2 (I =- 2 ) II -"- =- 1 (/(= !)1, затем вычисляют отношение коэффициентов

33

cI/а0 (или а»/aLp, или сс»dI ) и IIO известной зависимости между этими коэффициентами, учитывающими соотношение сторон сечения, и параметром анизотропии0, представленной на фиг. 2 в виде графика, опре- 40 деляют коэффициеH1ы a,g и ао (или at,» u

Ср, или at» и at() и параметр анизотропин

, а затем по формулам вычисляют модули сдвига Gg4> v G0II.

Графики зависимости отношений at.„/at„è коэффициентов at от параметра !! (фиг. 2)

45 построены на основании известной формулы !

Эзэв

)! 62 ) р . 1 йкВ к ч

3 t >gtt У(!3 — — — — — g j

К К ЗЪ0

Предлагаемый способ определения модулей сдвига ортотропных материалов позволяет определять жесткостные характеристики труб различного диаметра, создаваемых на основе армирук>щего волокна и полимерной матрицы, таких как стекло-, боро- и 3$ углепластики, а также композиционных материалов, армированных волокнами, композиционной керамики, армированной ме) аллами и др.

Формула изобретения

Способ определения модулей сдвига ортотропных материалов, заключающийся в том, что определяют частоты собственных колебаний двух, имеющих различное соотношение сторон поперечного сечения, образцов с прямоугольным сечением, находят коэффициенты, учитывающие соотношение сторон сечения образцов, и параметр анизотропии упругих свойств и вычисляют модули сдвига, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения модулей сдвига материалов труб, испытывают два кольцевых образца, определяют собственные частоты первого тона изгибно-крутильных колебаний в плоскости, перпендикулярной плоскости образца, и собственные частоты первого тона изгибных колебаний в плоскости образца, вычисляют отношение коэффициентов ! Ьк»

Ь! мккк ((>g -1цк)

-О,в(8„< «,. где at.;, як — коэффициенты, учитывающие соотношение сторон сечения образцов;

h.„, (>к и в;, в„— толщина и ширина кольцевых образцов;

f«,f« — собственньк частоты первого тона изгибно-крутильных колебаний в плоскости, перпендикулярной плоскости образца;

)„,, („к — собственные частоты первого тона изгибных колебаний в плоскости образца.

По известной зависимости между коэффициентами учитывающими соотношение сторон сечения, и параметром анизотропии () Определяют коэффициенты at;, a.„è параметр 0, вычисляют модуль сдвига G gp no формуле " -(— — о,ц — > - — >

KS Отис гдето — плотность материала образца;

К0 — средний радиус образца и модуль G ea IIo формуле в0= о GZe, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 163407, кл. G 01 N 3 24, 1964 (прототип) .

697874

4п/4«

" г(4 ю 4 г/4 и

Ь фиг 1 (Puc Я

Составитель А. Зайцев

Редактор Л. Батанова Техред О. Луговая Корректор Е. Лукач

Заказ 6918/30 Тираж 1073 Подписное

ЦНИИ ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

l 13035, Москва, )К вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал П П П «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4