Способ определения динамического модуля юнга материалов

(е ио СОЮЗ СОВЕТСКИХсаациопнпааРЕСПУБЛИК 1)4 3 3 УДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2/25-28 динамический модуль Юнга, о т л н 82 ч а ю щ и й с я тем, что, с целью.83 Бюл В 19 определения динамического модулязовко Юнга на нестандартных образцах ист физики твердого тела . .следуеьых материалов и снижения расников АН Белорусской ССР хода дорогостоящих материалов, нс 8.3114088.8) пользуют составной образец, образованный средним образцом исследуемого материала и двумя эталонными (5 Ь) 1. Коротков В.И, Динамические образцами на концах, длину которых метода измерения модулей упругости, выбирают такой, чтобы Узлы изгибзЗаводская лабораторияф, 1956,22, ных колебаний составного образца в 1, с. 98105. лежали в плоскостях соединения зта. ДЖ.Ферри. Вязкоупругне свойст- лонных образцов с образцом иаалева полимеров. Й., Иэд-во иностр.лит дуемого материала, а материал зта, с. 156-158 прототип,). лонныхобразцов выбирают из усло) (57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИ-ЧВСКОГО МОДУЛЯ ЮНГА МОЕРИАЛОВ, эакй-: Ез 4 лючающийся в том, что образец в ви- Езтде стержня подвешивают в узлах колебаний на нитях к вибровоэбудителю, где Ени виброиэмерительному преобразователю, возбуждают резонансные иэгибные Е Ф колебания образца, измеряют резонанс- а ную частоту и рассчитывают по ней(21) 337416 (22) 05.01. (46) 23.05172) А.В,Ма 171) Институ и полупровод (53) 620.17 6. модуль Юнгаматериала; модуль Юнга лонного обдинамический исследуемого динамический материала зт разца.1019279, ъИзобретение относится к исследованию упругих констант твердых материалов, а именно к способам определения динамического модуля Юнга.Известен способ определения пинамического модуля Юнга материалов, 5заключающийся в возбуждении высокочастотных продольных колебаний стержневой колебательной системы, образованной образцом в виде стержня исоединеннымис его торцами пьезоэлектрическими возбудителем и приемником колебаний, и измерении резонансной частоты 1 ,Недостатками этого способа являются сложность получения образца и 15указанных пьезоэлементов с равнымирезонансными частотами, повышенныетребования к качеству их склейки,Относительно узкий температурныйдиапазон исследования. 20Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности являетсяспособ определения динамическогомодуля Юнга материалов, заключающийся в том, что образец в виде 25стержня подвешивают в узлах колебаний на нитях к вибровозбудителю ивиброизмерительному преобразователю,возбужДают резонансные изгибныеколебания образца, измеряют резонанс йую частоту и рассчитывают по нейдинамический модуль Юнга 2 .Этот способ обеспечивает достаточно высокую точность при определениидинамического модуля Юнга на стандартных образцах стандартными при-нято считать такие образцы, у которых отношение поперечного размерак длине не более 1:10). При использовании же нестандартных образцовзначительно увеличивается ошибка 40определения динамического модуляЮнга. Кроме того, недостатком известного способа является большой расход подлежащих исследованию дорогостоящих материалов на иэготовление "длинного" стандартного образцаЦелью изобретения является повышение точности определения динамического модуля Юнга на нестандартных образцах исследуемых материалов и снижение расхода дорогостоящих материалов.Эта цель достигается тем, что сог ласно способу определения динамического модуля Юнга материалов, заключающемуся в том, что образец в виде стержня подвешивают в узлах колебаний на нитях к вибровозбудителю и виброиэмерительному преобразователю, возбуждают резонансные 60 изгибные колебания образца, измеряют резонансную частоту и рассчитывают по ней динамический модуль Юнга, используют составной образец, образованный средним образцом исследу емого материала и двумя эталонными образцами на концах, длину которых выбирают такой, чтобы узлы изгибних колебаний составного образца лежали в плоскостях соединения эталонных образцов с образцом исследуемого материала, а материал эталонных образцов вь;бирают иэ условияЕь Еэтф Орб сэтгде Е- динамический модуль Юнгаисследуемого материала;Е - динамический модуль Юнгаматериала эталонного образца.Благодаря этому условия возбуждения и регистрации колебаний образ. ца по предложенному способу практически одинаковы со способом 2при исследовании в последнем стандартных образцов, а ошибка определения динамического модуля Юнга меньше, чем по способу 2 при использовании в последнем нестандартных образцовИспользование составного образца позволяет изготовить сравнительно короткий образец исследуемого материала и тем самым снизить расход дорогостоящего материала.На чертеже изображена схема осуществления предлагаемого способа.Для определения динамического модуля Юнга используют составной образец в виде стержня (на чертеже изображена Форма образца при изгибных колебаниях на основной резонансной частоте), образованный средним образцом 1 исследуемого материала и соединенными с ним (предпочтительно склеиванием) двумя эталонными образцами 2 и 3 того же сечения. Материал эталонных образцов 2 и 3 вы бирается из условияИ этсо с-О 6Егде Е- динамический модуль Юнга.исследуемого образца;Е - динамический модуль Юнгаматериала эталонного образца.Длина К эталонных образцов 2 и 3 должна быть такой, чтобы отношение размера поперечного сечения к общей длине 8 составного образца было не более 1:10, а узлы изгибных колебаний составного .образца на основной резонансной частоте лежали в плоскостях соединения эталонных образцов 2 и 3 с образцом 1 исследуемого материала.Составной образец подвешивают в узлах колебаний на тонких нитях 4 и 5 .соответственно к вибровозбудителю1019279 6 и виброиэмерительному преобразователю 7, возбуждают резонансные изгибные колебаний составного образца,измеряют резонансную частоту и рассчитывают по ней и геометрическим параметрам образца динамический модульЮнга исследуемог з материала.Эффективность предлагаемого способа иллюстрируется таблицей данные для составного образца получены при выполнении эталонных образцов из латуни Стандартные образцы При-Материалмер,Э Длина 1, Диаметр см д, смМодуль Ошибка,эЮнгу Е,мм Резонансная частота тр Гц 0,400 1760 0,400 1420 Ос 485 2261 0,400 1833 10,0 19720 9670 10,0 70252 д 840 9,84 9,98 Продолжение таблиц;ы Составные образцы Ошиб- Е ч - Еэтка,ээт Длина образца 1 ,см пна Диаметр,см б,см Резонансная Модуль Юнгачастота 1 р,Гц. Еи кгмьР 1 9,97 0,400 5,50 2 6,70 0,400 3,70 19270 1702 2675 9760 7140 4423 3 6,03 0,485 3,33 3970 4 6,70 0,400 3,70 22150 меньше материалов, чем на стандартныеобразцы. Как видно из примеров 2 и 3, предлагаемый способ повышает точность измерения динамического модуля Юнга материалов, у которых величина модуля Юнга отличается от модуля Юнга материала эталонных образцов не более чем на 60.Иэ таблицы также видно, что на изготовление нестандартных составных 50 образцов расходуется значительно .1 Достоинством предлагаемого способа является также то, что он предъявляет менее жесткие требования к температурной стабилизации образца исследуемого материала, так как он почти в два раза короче стандартного образца. Составитель В. ШехтерРедактор Т. Кугрышева Техред А,Ач Корректор А. Ильин,Тираж 873 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5