Способ определения модуля упругости материалов

СОВЕТСКИХЕСНИ йЗЫЯ А имИК я с 01 ы 3 ГОСУДАРСПО ДЕЛ СССРРЬЛИЙ ТВЕННЫй КОМИТЕТ ИЗОБРЕТЕНИЙопределениягости пленочких частотахрачивают наколебания сицессе будутют период неа модуль Е ночисляют по фо зро ря"чи(71) Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-физический институт(56) 1. Малкин А.Я., Аскадский А.А., Коврига В.В. Методы измерения меха. нических свойств полимерв. М., "Химия", 1978, с. 157-161.2. Ерыхов Б.П, Докучаев В;.В., Кричевский И. Е. Определение динамического модуля сдвига тонких ленточных образцов,"Заводская лаборатория 11, 1972, М 9, с. 1124- 1126.(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ УПРУГОСТИ МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в том, что.возбуждают крутильные коле бэния системы образец - инерционная масса путем поворота инерционной массы из положения равновесия и после дующего ее освобождения и измеряют ; период гармонических колебаний, о т,л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью модуля нормальной у ых материалов на н инерционную массу акой угол, при кот темы в переходном егармоническими, и армонических колеб рмальной упругости рмулевеличина инерционной масускорение свободного падния,ширина, длина, толщина образца соответственно;начальный угол поворота инеционной массы,период негармонических колебаний, соответствующий начальному углу Чв поворотаинерционной массы;период гармонических коле-.баний.1 1035Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств твердых материалов, а именно к способамопределения модуля упругости, и может быть использовано для определения динамических модулей упругостиматериалов в виде тонких пленок ифольг.Известен способ определения модуля упругости материалов, заключающийся в том, что в составном образце, один из слоев которого выполнениз жесткого материала с низкими потерями, а два других - из исследуемого материала, возбуждают изгибные 15резонансные колебания, измеряют резонансную частоту составного образцаи резонансную частоту колебаний пласти"ны только из жесткого материала, ипо их отношению вычисляют искомую 20характеристику 1 11Однако указанный способ реализуется в диапазоне частот от 10 до1 О Гц и с его помощью нельзя проводить измерения на низких частотах 25( доли Гц). Кроме того, изготовлениесоставного образца существенно усложняет способ,Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому является З 0способ определения модуля упругости.материалов, заключающийся в том,что возбуждают крутильные колебаниясистемы образец - инерционная массапутем поворота инерционной массы изположения равновесия на небольшойугол и последующего его освобождения и измеряют период гармоническихколебаний, по которому вычисляютмодуль упругости материалов 1 2 1 . 40Недостатком этого способа являетсято, что он, будучи предназначен дляопределения модуля сдвига, не можетбыть использован для определения модуля нормальной упругости материалов 45в виде тонких пленок и фольг,поскольку частота гармонических колебанийсистемы практически не зависит отхарактеристик упругости исследуемогоматериала. 50Цель изобретения - определенимодуля нормальной упругости пленоч-ных материалов на низких частотах.Поставленная цель достигаетсятем, что в способе определения моду ля упругости материалов, заключающемся в том, что возбуждаются крутильные колебания системы образец - инерционная масса путем поворота инерционной массы из положения равновесия и последующего ее освобождения и,измеряют период гармонических колебаний, инерционную массу поворачивают на такай угол, при котором колебания системы в переходномпроцессе будут негармоническими, измеряют период негармонических колебаний, а модуль Е нормальной упругости. вычисляют по формуле ьощМ т,9 Ь"ЬЧоо Г где м - величина инерционной массыф, ( - ускорение свободного падения", 5,0, в .ширина, длина.и толщина образца соответственно, 1 - начальный угол поворотаинерционной массы, Т - период негармонических колебаний, соответствующий углу оповорота инерционной массы, То - период гармонических колебаний.Благодаря тому, что в системе возбуждают негармонические колебания, период которых зависит от модуля нормальной упругости образца можно определить модуль нормальной упругости путем измерения периода негармонических колебаний,Способ определения модуля упругости материалов осуществляется следующим образом,Образец исследуемого материала в форме полоски неподвижно закрепляют верхним концом, а к нижнему - присоединяют инерционную массу, Инерционную массу поворачивают от положения равновесия на такой угол, при котором после ее освобождения в системе образец - инерционная масса возникают негармонические крутильные колебания Начальный угол поворота, определяется свойствами материала и составляет обычно т в1 Х Негармонические колеЯ. бания в процессе затухания переходят в гармонические с постоянным периодом колебаний. Регистрация колебаний системы образец - инерционная масса осуществляется различными способами, например, с помоЩЪю индукционного датчика, состоящего иэ небольшого магнита, укрепленного на образце,. и неподвижной катушки, в которой приЗаказ 5818/3 Тираж 873 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Иосква, Ж, Раушская наб д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,3колебаниях ооразца наводится переменная ЗДС, частота которой равна частоте колебаний системы, Сигнал регистрируется самопиШущим. прибором, с помощью которого записывается кривая затухающих колебаний, по которой определяют периоды негармонических и гармонических колебаний, Модуль нормальной упругости вычисляют по формуле 701 ЕОвФЕ т.О "о где И 4 - величина инерционной массы,- ускорение свободного падения; 5,Р, - ширинв, длина и толщинаобразца соответственноф 4- начальный угол поворотаинерционной массы,Т - период негармоническихоколебаний, соответствующийначальному углу 9 д поворота инерционной массы,Чо - период гармонических колебаний.Использование предлагаемого спосо- ба позволяет определить модуль нормальной упругости тонкопленочных материалов в диапазоне О, 1"2 Гц, что расширяет низкочастотную область исследований, которые особенно важ- . ны в области физики полимерных материалов, механические свойства которых в большой степени зависят от частоты измерения.