Способ измерения площади контакта твердых тел

 

Союз Советских

Социалистических

Республик (iii7О674З

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6!) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 24.12.75 (21) 2308539/25-28 (Я)м. Кл.

G 01 N 3/56 с присоединением заявки М

Гвнударстванный комитат

CCCP о делам нзабрвтеннй и аткрмтнй (23) Приоритет"Опубликовано 30 12.79- Бюллетень Рй 48 (53) УДК 620.717 (088.8) Дата опубликования описания 30.12.79 (72) Авторы изобретения

А. И, Свириденок, Т. Ф. Калмыкова и О. В, Холодилов

Институт механики металлополимерних систем АН

Белорусской ССР (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПЛОЩАДИ КОНТАКТА

ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Однако известный способ не применим для измерения площади дйнамического контакта, а также при больших контактных нагрузках вследствие повреждения пленки, технология нанесения которой трудоемка.

Целью изобретения является измерение площади динамического контакта и увеличение диапазона контактных нагрузок, Для этого по предлагаемому способу оптические колебания полярйзуют и пропускают параллельно плоскости контакта, дополнительно нормально поверхности контакта возбуждают плоскую стоячую акустическую волну с длйной полуволны, кратной длине образца, а измерение площади контакта осуществляют по изменению положения плоскости поляризации по формуле

5=K лР, 1

Изобретение относится к области оценки фрикционного контакта твердых тел, в част ности площади фактического контакта и физикомеханического состояния поверхностей, образующих зту площадь.

Известны способы оценки площади контакта, з основанные на измерении злектропроводности контакта, адгезии вещества, нанесенного на одну иэ сопрягаемых поверхностей, на регистрации оптических эффектов в контакте, например метод полного внутреннего отражения f1). 1о

Однако зти методы обладают недостаточной чувствительностью.

Известен способ измерения площади контакта твердых тел, из которых хотя бы одно прозрачно, заключаощийся в том, что через одно из контактирующих тел пропускают оптические колебания и по изменению выходного параметра колебаний судят о площади контакта..

В качестве выходного параметра в этом способе регистрируют изменение фазовой модуляции оптических колебаний, вызванное изменением 20 поверхности контакта тел, от которой происходит их отражение. Для улучшения отражении на контактирующую поверхность прозрачного тела наносят тонкую> пленку, например, серебра Щ где йР - изменение плоскости поляризации;

К - коэффициент пропорциональности.

Способ осуществляют следующим образом.

Нормально поверхности контакта в одном иэ контактируипцнх тел (прозрачном) возбуждают плоскую стоячую акустическую волну, например, ультразвуковую. Оптические колебания проI

Составитель А. Швыркова

Техред Э. мужик Корректор Ю. Макаренко

«

Редактор О. Юркова

Заказ 8209/37

Тираж 1073 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4.

« б

3 706743

4 пускают параллельно поверхности контакта через поляризации проходящего через тело .оптического это же тело, причем длина волны используемого потока по формуле акустического излучения А связана с длиной . rt = К. ьР, оптическОго Я ) следУющпм соотношением: где Р где Ь - изменение плоскости поляризации;

2Ж) С, .:, „, > K - коэффициент пропорциональности, который зависит от оптических свойств л о где, - показатетг преломления в теле в отсут- сопрягаемых пар и оценивается путем ствие акустических колебаний; предварительной тарировки..

2- ширина пучка акустических волн. Одновременно с регистрациеи площади факВ этом случае рефракция отсутствует, и ro тического контакта можно регистрировать измефронт плоской световой волны, падающей нор- нение скорости акустических колебаний, про- мально на акустический пучок, по прохождении педших через пятна молекулярного контакта через этот пучок, истгптает запаздывание, про- в контртело, н получить дополнительную порциональное акустическому давлению, Размеры инфоРмацию, в частностй о прогностных харакпрозрачного тела должны быть значительно боль- теристиках поверхностных слоев материала, ше длины волны всреде,,чтобы можно было " участвующих в образовании этой площади. считать акустический пучок плоскопараллельным, Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я кроме того, по длине образца должно укладывать- Способ измерения площади контакта тверрых ся целое число полуволн. тел,иэ которых хотя бы одно прозрачно, В качестве источника оптических колебаний .заключающийся в том, что через одно из конпелесообразнее использовать ли ейную щель щ тактирующих тел.пропускают оптические колепараллельную фронту акустической волны. бания и по изменению выходного параметра

При распространении акустической стоячей колебаний судят î площади контакта, о т л иволйы издаются стационарные чередующиеся ч а ю шийся тем, что, с целью измерения облас ги сжагия и растяжения, йриче«м"йокаэатель площади динаьгического контакта и увеличения преломления в каждой области тела пройорцио- дйапазойа контактных нагрузок, оптические коле- налей акустическому давлению, существующему бания поляризуЮт и пропускают параллельно

25 в этих областях..... плоскости контакта, дополнительно нормально

Всл«едой«е«"пр«он« икн«ов«ения энер«гйЫ айустичес - поверхности контакта возбуждают плоскую ких колебаний через пятна фактического контак- стоячую акустическую волну с длиной полута -йоойсходит перераспредеЛение акустического волны, кратной длине образца, а измерение давления, пропорциональное площади контакта." 30 шВЙади конт а«к« та осуществляют iro"Hçìåíåíèþ

В результате этого информационный оптический положения плоскости поляризации по формуле сигнал, проходящий параллельно фронту стоя- . g = К 6,Р, чей волны, подвергается фаэовой модуляции. где AP - изменение плоскости тц1ляризации;

Уровень модуляции в данном случае будет К - коэффициент пропорциональности. определятъся площадью контакта исследуемой Источники информации, пары,... принятые во внимайие при экспертизе

1. Тарасенко Б. С. Методы и аппаратура

Ес оптические колебания дополнительно для определения фактической площади контак" "поляризовать то проникновение акустической та. М., Ш4ТЭИ, ПНТД, тема 10, 1961, Э о М„ энергии rr контртело вызывает изменение плос- . Х М-61-207/17. кости их поляризации. Таким образом, при ис- 4о 2. Лемкин Н. Б. Контактирование.:шерохова- йойьзовании поляризованного излучения о пло- тых поверхностей. М., "Наука", 1970 (протощади контакта судят по изменению плоскости тип),