Способ определения упруго-демпфирующих механических характеристик материалов

(19) ц 460 сЕНИЯ Щ Щ Ч пя4 Ч1 ТЕПЬСТВУ гистрирую заим лениях, погодемпфирую ьппех а омплек- пара- регисем реествют одновременно ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИ АВТОРСКОМУ(71) Институт гидромеханики АН УССР(54)(57) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГОДЕМПФИРУЮЦИХ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИТИК МАТЕРИАЛОВ, заключающийся в томчто в материале возбуждают колебани параметры колебаний в перпендикулярных направ оторым определяют упрущие механические характе ристики материалов, о т л и чщ и й с я тем, что, с цельюния достоверности определениятеристик композитных эластичныхтериалов за счет расширения кса определяемых характеристикметры колебаний дополнительнотрируют на границе слоев, пригистрацию всех параметров осу1183864 Изобретение предназначено для определения динамических характеристик многослойных (композитных) эластичных материалов, применяемыхнапример, для управляемого вибропоглощения в различных отраслях народного хозяйства и регулируемого уменьшения пульсаций скоростей и давления в потоках жидкости и газа.Цель изобретения - повышение до О стоверности определения характеристик композитных эластичных материалов за счет расширения комплекса опре-деляемых характеристик.. На фиг.1 изображена схема устрой ства для определения упругодемпфирующих механических характеристик материалов, на фиг.2 - размещение датчиков на материале, вид сверху.Измерения механическихарактерис О тик проводят на образце из анизотропного композитного материала 1, состоящего из нескольких слоев эластомеров, причем верхний слой выполнен из продольных склеенных между собой 25 полос.На материал 1 сверху и внутри на границе слоев устанавливают пьезокерамические датчики 2-9 давления. Нажатием на кнопку запуска блока 10 электронного запуска включают магнитофон 11 (Н 036) и через некоторое время электромагнитный пускатель 12, размыкают кнопку 13 и освобождают стальной шарик 14, при этом обес 35 точивается электромагнитный держатель 15, запитываемый от блока 16 питания. После падения шарика 14 на поверхность образца 1, возникающие в нем упругие колебания фиксируют датчиками 2-9 по мере распространения волн в материале образца.Сигналы с датчиков давления усиливаются усилителем 17 и записываются на ленту магнитофона 11 при максимальной скорости протяжки ленты. Одновременно сигналы от датчиков подаются на осциллограф 18 для контроля за проведением эксперимента.Воспроизведенные с магнитной лен"ты сигналы обрабатываются с помощью электронного блока измерения времени и преобразовываются для ввода в ЭВМ, либо обработку проводят по фотографиям полученным с экрана осциллографаПо затуханию, амплитуды колебанийопределяют демпфирующие и нелинейные свойства материала, по разности фаз между различными сигналами - динамический модуль упругости и анизотропию материала, по частоте колебаний . частоту собственных колебаний материала в различных его слоях, Сравнивая частоты в различных местах материала, определяют дисперсию.При размещении датчиков в продольном и поперечном направлениях на образце (фиг.2), место падения шарика выбирают либо по диагонали угла, на сторонах которого расположены датчики, либо поочередно в продольном и поперечном направлениях.Установка датчиков давления со всех сторон образца в продольном и поперечном направлениях, а также внутри образца на границах слоев в многослойных эластомерах позволяет определить характеристики различных слоев, которые определяют характеристики всего образца и анизотропию в различных направлениях. Можно определить затухание колебаний в образце в целом и в различных его слоях.Известно, что в армированных композитах колебания концентрируются в волноводах - в районе границы соседних слоев на поверхности композита в виде поверхностных волн Рэлея и внутри между слоями в виде волн. Стенли и Лява. Упругие динамические характеристики слоев композита зависят от параметров колебаний, в первую очередь. фазы и амплитуды. Поэтому размещенные указанным образом датчики позволяют фиксировать и постоян-. но контролировать как динамические характеристики композита, так и его реакцию на внешние возмущения.Примененная .система электронного запуска позволяет стандартизировать опыты и устранить различные случайные факторы, связанные с индивидуальными качествами экспериментатора.Использование способа существенно расширяет комплекс измеряемых величин, повышает точность и качество получаемой информации, позволяет одновременно записывать развитие колебаний во времени внутри образца и на поверхности, существенно сокращает время обработки и анализа полученных данных. Размещенные снаружи и внутри композита датчики позволяют постоянно контролировать вид и характер внешЗаказ 6263/43 Тираж 896 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 43 11 них вибраций и закономерности рассеивания их внутри материала. Это дает возможность также получать постоянную информацию о комплексе механических характеристик композита в зависи. мости от температуры и других физических параметров внешних условий, а также об изменении свойств материала в процессе длительной эксплуатации.Кроме того, если композит снабжен системой регулирования механических характеристик, предлагаемый способ позволяет контролировать регулирование характеристик композита.Все это дает возможность существенно повысить эффективность применения эластичных композитов, например, в случае вибропоглощения у прецизионных станков, при уменьшении. гндроаэродинамического трения, атакже при проведении всестороннихисследований композитов, состоящихкак из известных материалов, так ииз разрабатываемых. 10 Последнее особенно важно в связис тем, что не имеется методов одновременного измерения свойств композита в целом и свойств слоев, из которых он изготовлен. Поэтому предла гаемый способ является также важнымдля разработки методики проектирования соответствующих композитов.