Способ определения комплексного модуля юнга мягких вязкоупругих материалов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 4 а О 1 и 3/32 сссгср г -;";сД ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ змерении ь и облас(к 5Юнга ияетсясоставжка изупруг Комплексо материмодуля Юнг ный модуль ала определ Используют леду езонансным методом.ой образец, в коысо- коэй тором подлким модулем материал сти и ни ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГОМОДУЛЯ ЮНГА МЯГКИХ ВЯЗКОУПРУГИХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к исследованию механических свойств материалов. Целью изобретения являетсярасширение динамического диапазона ициентом потерь образована двумя коаксиально расположенными трубками2 и 3 равной длины, составляющей 2050 радиусов наружной трубки 3, а слой4 исследуемого материала заполняетзазор между трубками и адгезивносвязан с ними. Для получения стержневой моды изгибных колебаний образца его соединяют с возбудителем колебаний штырем, проходящим через образец и прикрепленным в диаметрально расположенных точках к наружнойтрубке. В описываемом образце деформации растяжения - сжатия слоя 4 приизгибных колебаниях существеннопревышают сдвиговые деформации, возникающие в случае нанесения исследуемого низкомодульного материалана подложку в виде пластины. Крометого, изгибная жесткость оболочкисущественно больше изгибной жесткости пластины той же толщины, поэтомусуммарный коэФАициент потерь образца, используемого в изобретении,существенно меньше, чем при нанесенииисследуемого материала на плоскуюпластину. 2 ил,0546 2точках симметричных относительнопродольной оси образца, амплитуда изгибной волны существенно превышаетамплит 1 п одольной и сдвиговой удь рволн.1(олебания составного образца 1преобразуются виброиэмерительным преобразователем 9 в электрический сигнал, который подается в блок 10 измерения и регистрации, в состав которого входят усилитель, вольтметрчастотомер и самописец не изображены). Изменяя частоту задающего генератора. 11, соединенного через усилитель 12 с возбудителем 7 колебаний, находят первую резонансную частоту стержневой моды изгибных колебаний образца 1. По резонансной частоте и, например, ширине резонанснои кривой, определяют суммарный коэффициент- потерь, соответствующий и-й резонансной частотеМодуль Е и коэффициентпотерьисследуемого материала на резонансной частоте Г определяют по форму- лам 41) 2.0 - (1+1) )ГВ, -на где Пизгибная жесткость состав 3 ного образца,П =4 Хш/Ч ь 2 и " игде ш -д масса подложки;В и В - наружный ивнутренний ранардиусы слоя 4 исследуемого материала;1 и 2 - жесткости трубок 2 и 3;) в (В -В )Е2 нар 26 д 2 25где Е и Е. - модули Юнга материаловтрубок;,Я- коэффипиент, зависящийот условий крепления 50 образца.Изменяя температуру в термокамере 13 можно получить характеристики комплексного модуля Юнга исследуемого материала в широком"интервале 55 температур и частот.Расширение динамического диапазона измерения обусловлено следующимипричинами. При использовании исследуемого материала в качестве прослой 135Изобретение относится к исследо ванию механических свойств материалов, а именно к способам определения комплексного модуля Юнга (модуля Юнга и коэффициента потерь мягких вязкоупругих материалов, например, вибропоглощающих полимерных покрытий)Целью изобретения является расширение динамического диапазона измерений в область малых величин модуля Юнга (Е5 1 О Па).На фиг, 1 изображен составной образец для определения комплексного модуля Юнга предлагаемым способом; на фиг, 2 - схема устройства для определения комплексного модуля Юнга.Способ заключается в том, что составной абразец 1, образованный подложкой в виде двух коаксиально расположенных внутренней и наружной трубок 2 и 3 одинаковой длины и адгезивно связанным с ними слоем 4 исследуемого материала, заполняющего зазор между трубками 2 и 3, устанавливают в узлах изгибных колебаний на виброизолированные опоры 5 и 6, предпочтительно имеющие форму полуцилиндров, или подвешивают в этих узлах и возбуждают резонансные изгибные ко 30 лебания образца 1, например по первой или третьей форме, с помощью электродинамического возбудителя 7 колебаний, соединяемого с образцом 1 посредством штыря 8, проходящего через образец и прикрепленного в,циаметрально расположенных точках с наружной трубкой 3.Длина 1 каждой из трубок 2 и 3 составляет 20-50 радиусов В наружной трубки 3. ри Х(20 В в образце 1 возбуждаются оболочечные моды изгибных колебаний, а не требуемые стержневые моды. Максимальная длина 1 ограничена условием возбуждения стоячих волн. Толщина Ь слоя 4 исследуемого материала может составлять 0,3 1 с 1 сВ2. - Ин 2 (где Ь 2 и Р, - толщина стенки и внутренний радиус трубки 2)При .п 2,0,3 Ь. суммарный коэффициент потерь слишком мал, что затруднит измерения и уменьшит точность. При Ь)В суммарный коэффициент потерь слишком велик, что так же приведет к снижению точности измерения, Отмеченное соединение возбудителя 7 колебаний с образцом 1 посредством штыря 8 необходимо для получения стержневой моды иэгибных колебаний образца.При действии возбуждающей силы в двух46 Составитель В.Шехтеедактор Л.Гратилло Техред М.Ходанич орректор А.Обручар Заказ 5276/ раж 776сударствизобретва, ЖдписноеСР ВНИИПИ по дел 113035, Моенного комитета ений и открытий Раушская наб, Производственно-полиграфическое предприятие, г". Ужгород, ул. Проектна 3 13505 ки в цилиндрической оболочке, совершающей изгибные колебания по стержневой моде, деформации растяжения - сжатия материала существенно превыша 5 ют сдвиговые деформации, возникающие в случае нанесения исследуемого низкомодульного материала на подложку в виде пластины. Кроме того, наружная трубка как бы поддерживает слой ис о следуемого материала, исключая его сползание, вследствие чего диапазон величин модулей Юнга, при которых вязкоупругий материал испытывает деформации растяжения - сжатия, расширяется в сторону малых величин (Е Б5 10 Па). Изгибная жесткость цилиндрической оболочки существенно больше изгибной жесткости плоской пластины той же толщины, поэтому сум марный коэффициент потерь в предлагаемом образце существенно меньше, чем при нанесении исследуемого материала на плоскую пластину. 25Формула изобретения Способ определения комплексного модуля Юнга мягких вязкоупругих материалов, по которому составной образец, образованный подложкой из материала с высоким модулем упругостии низким коэффициентом потерь и адгезивно связанным с ней слоем исследуемого материала, опирают или подвешивают в узлах изгибных колебаний,возбуждают резонансные иэгибные колебания образца, измеряют резонанснуючастоту и параметр, характеризующийкоэФфициент потерь образца, и по измеренным величинам и известным свойствам материала подложки рассчитывают модуль 1 Онга и коэффициент потерьисследуемого материала, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения динамического диапазонаизмерений н область малых величин модуля Юнга ( Е510 Па), используютобразец, подложка которого образована двумя коаксиально расположеннымитрубками равной длины, составляющей20-50 радиусов наружной трубки, аслой исследуемого материала заполняет зазор между трубками, при этом дляполучения стержневой моды изгибныхколебаний образца его соединяют свозбудителем колебаний посредством,штыря, проходящего через образец иприкрепленного в диаметрально расположенных точках к наружной трубке.