Устройство для определения физико-механических свойств стеклянных образцов при различных температурах

(5114 С 01 В 21 ИЯ 9 5й, В. Г, Шаталов детельство СССРО Б 11/16, 1983. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СТЕКЛЯННЫХОБРАЗЦОВ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ(57) Изобретение относится к техникеиспытаний материалов методами неразрушающего контроля, Целью изобретения является повышение информативности за счет увеличения числа одновременно измеряемых параметров деформации, Полохительньп эффект дости -гается путем реализации в устройстве1456783 двух независимых методов определения деформационных параметров. Механичес. кая колебательная система, образованная установленным в подвижном и неподвижном зажимах 6 и 8 исследуемым образцом 16 и элементами конструкции, вводится в режим крутильных колебаний вокруг оси исследуемого образца 16 и одновременно в режим продольных колебаний вдоль его .оси под воздействием ультразвуковой волны, Частоты, с которыми 1Изобретение относится к технике испытаний материалов методами нераз. рушающего контроля и,может быть использовано для определения деформационных параметров стеклянных образ цов при обработке технологических режимов синтеза стеклообразующих материалов.Целью изобретения является повышение информативности за счет увеличения числа одновременно измеряемых параметров деформации.На чертеже приведено предлагаемое, устройство.Устройство содержит основание 1,диск 2, установленный на основании 1 с возможностью вращения вокруг своего центра, оптически связанные источник 3 освещения, оптическую шторку20 4, закрепленную на диске 2, и фото диод 5, подвижный зажим 6, который своим основанием закреплен на диске 2 по нормали к его центру, при этом основание подвижного зажима 6 выполнено в виде четвертьволнового отражателя 7 акустической энергии, неподвижный зажим 8, основание которого выполнено в виде концентратора 9 акустической энергии, установленный соосно подвижному зажиму 6 таким образом, что свободные концы (рабочие органы) подвижного 6 и неподвижного 8 зажимов расположены друг против друга, излучающий пьезопреобразователь 10, закрепленный на концентра- , 35 торе 9, последовательно соединенные с излучающим пьезопреобразователем 10, зондирующий генератор 11 и блок происходят деформации в исследуемомобразце 16 под воздействием того идругого колебательных процессов,различаются ца несколько порядков.Информация об амплитудно-временныххарактерис-иках этих процессов поступает в блок 12 обработки информации,где используется для вычисления параметров деформации: модуля сдвига,модуля упругости и коэффициента Пуассона. Температурный режим задаетсятермокриокамерой 15. 1 ил. 212 обработки информации, к которому подключен фотодиод 5, систему возбуждения крутильных колебаний, выполненную, например, в виде тяговых электромагнитов 13 и уравновешенных плеч 14 с с;.рдечниками электромагнитов 13, закрепленных на диске 2, и термокриокамеру 15, установленную таким образом, что свободные концы подвижного 6 и неподвижного 8 зажимов расположены внутри нее. Устройство работает следующим образом. Исследуемый образец 16 устанавливается в подвижном 6 и неподвижном 8 зажимах внутри термокриокамеры 15, с помощью которой ему задается требуемый температурный режим. При подаче напряжения на тяговые электромагниты 13 подвижный зажимЮ6 поворачивается на некоторый угол, а оптическая шторка 4 изменяет степень засветки фотодиода 5, с которого информация о степени деформации исследуемого образца 16 поступает в блок 12 обработки информации. После снятия напряжения с тяговых электромагнитов 3 колебательная система, образованная подвижным 6 и неподвижным 8 зажимами и закрепленным в них исследуемым образцом 16, начинает совершать свободно затухающие крутильные колебания, Ь блоке 12 обработки информации определяются условный период Тк колебаний и логарифми 1456783ческий декремент Я колебательного процесса по известной формуле4= - 1 п - д -К(1)Кпф ф"где М - число периодов колебаний,прошедших от колебания самплитудой К до колебанияс амплитудой К (и=1, 2,3, )и вычисляется модуль С сдвига исследуемого материала согласно выражениюо где 1 - момент инерции, кг см2,Т - условиьп период колебанийсистемы в отсутствии исследуемого образца 6;В - коэффициент, определяемыйформой и размерами исследуемого образца 16 и рассчитываемый ио известным формулам,-зсмЗатем зондирующий генератор 11 выдает импульс электрического напряжения, поступающий на излучающий пьезопреобразователь 10, которым этот импульс преобразуется в продольнуюмеханическую волну, которая усиливается концентратором 9, проходит понеподвижному зажиму 8, исследуемомуобразцу 1 б, подвижному зажиму 6 и,дойдя до отражателя 7 и отразившисьот него, проходит обратный путь,снова преобразуется в электрическийимпульс и поступает в блок 12 обработки информации, в котором осуществляется вычисление модуля Е упругости в соответствии с формулой2Е=( - )р ) (3)где Ы - длина исследуемого образца 16;время прохождения ультразвуковой волны по.исследуемомуобразцу 1 б;У - плотность материала, и коэффициентар- Пуассона по вычисленным значениям модуля С сдвига и модуля Е упругостиР = - ( - .-2)1 Е2 С(4) Процесс измерения параметров Си Е может осуществляться параллельно, так как частоты Г деформирова ния в режиме крутильиых колебаний .5и Г в режиме деформирования продольной ультразвуковой волной различаются настолько (Г, =1 Гц; яр= =100 кГц), что значение параметра Е можно определить практически в любой момент времени.Таким образом, совмещение в предлагаемом устройстве двух независимых методов измерения позволяет расширить его Функциональные возможности за счет увеличения числа одновременно измеряемых параметров деформации,Формула изобретенияУстройство для определения фиэикомеханических свойств стеклянных образцов при различных температурах,содержащее подвижный зажим для ис следуемого образца, диск, установлениьп с возможностью вращения вокругсвоей оси, на котором по нормам кего центру закреплен своим основанием подвижный зажим для исследуемого 30 образца, неподвижньп зажим для исследуемого образца, установленный соосноподвижному зажиму для исследуемогообразца так, что свободные концыподвижного и неподвижного зажимов 35 для исследуемого образца расположеныдруг против друга; систему возбуждения крутильных колебаний и системурегистрации колебаний, выполненнуюс фотопреобразователем, о т л и - 40 ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения информативности за счетувеличения числа одновременно измеряемых параметров деформации, оноснабжено излучающим пьезопреобразова телем, основание неподвижного зажимадля исследуемого образца выполненов виде концентратора акустическойэнергии, на котором закреплен излучающий пьезопреобразователь, а основание подвижного заима для исследуемого образца выполнено в виде четвертьволнового отражателя акустической энергии.