Образец для определения модуля сдвига и способ его определения

(51)5 6 01 М 3 32 3 24 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Рруку ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ СДВИГА И СПОСОБ ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к испытаниямматериалов на прочность, в частности к определению модуля сдвига трехслойных образцов материала заполнителя, Цель изобретения - повышение точности путем устранения влияния краевых эффектов, а такжерасширение технологических возможностейпутем обеспечения усталостных испытаний.,801629810 А 1 2Образец состоит из несущих слоев и расположенного между ними слоя заполнителя. Слои выполнены в виде образованных витками волокон со связующим составом полых цилиндров 1, 2 и 3. Волокна имеют прочность на разрыв, превышающую прочность на разрыв связующего состава. В полости цилиндра 2 установлена прикрепленная к нему инерционная масса 4. Параметры образца подбирают намоткой и обмоткой волокон. В образце возбуждают резонансные чередующиеся колебания - линейные и крутильные, а модуль сдвига определяют из следующих соотношений: 6,= (4 уип 1/1 ) Х )( (Явнеш - Явнутр/Квнеш+Явнутр), бр= (4 ЛЛх / /1) (ттвнеш - ттвнутр / (Явнеш + Явнутр ) 1 / Явнутр, твнеш - ВНЕШНИЙ ДИаМЕТР СЛОЯ ЗаПОЛНИТЕЛЯ, Явнутр - ВНуТрЕННИй ДИаМЕТр СЛОЯ ЗаПОЛНИ- теля, 1 - длина слоя заполнителя, собственная частота линейных колебаний, 1 - осевой момент инерционной массы,- собственная частота крутильных колебаний. 2 с. и 1 з, п. ф-лы,ил.Изобретение относи 1 ся к испытаниям материалов на прочность, в частности к определению модуля сдвига трехслойных образцов материала заполнителя.5Цель изобретения - повышение точности путем устранения влияния краевых эффектов, а также расширение технологических возможностей путем обеспечения усталостных испытаний.;. На чертеже представлен образец для определения модуля сдвига с инерционной массой.Образец содержит несущие слои в виде наружного и внутреннего полых цилиндров 1 и 2, между цилиндрами 1 и 2 расположен слой 15 заполнителя, например, ячеистой структуры, выполненный в виде коаксиального цилиндрам 1 и 2 полого цилиндра 3, Цилиндры 1 - 3 образованы витками волокон со связующим составом. Материал волокон имеет прочность на разрыв, превышающую прочность на разрыв связующего состава, В цилиндре 2 размещена соосная ему цилиндрическая инерционная масса 4. Образец изготавливают следуюШим обра зом.Наматывают на оправку заданное число волокон нитей, прядей или тканых лент, пропитанных связующим составом, формируя цилиндр 2. Затем формируют слой заполвО нителя в виде цилиндра 3, например, из пенопласта ПХВ-195, из металлической фольги, бужных, картонных, тканных сото- пластов и т, д. Аналогично формируют цилиндр 1.Несущие слои могут быть образованы как одним, так и разными материалами, одинаковой или разной толщины.Термообработкой отверждают связующий состав, при котором несущие слои становятся упругими с требуемой жесткостью и жестко соединяются с заполнителем. При многократном использовании образца отматывают заданное число волокон, формируя образец заданных размеров.Способ определения модуля сдвига образца осуществляют следующим образом.Отмоткой илн намоткой волокон подби рают параметры образца. Жестко связывают один из несущих слоев с инерционной массой 4, например, устанавливают ее и закрепляют в полости цилиндра 2.Цилиндр 1, не связанный с массой 4, с торцов соединяют с возбудителем линейных или крутильных колебаний, например с вибростендом. Возбуждают в нем по заданной программе чередующиеся осевые и крутильные резонансные колебания по основной форме путем сообщения возбудителем гармо 55 нических или крутильных перемещений цилиндру . Специальная автоматическая система, которой снабжен вибростенд, изменяя частоту колебаний возбудителя, образует, а затем и поддерживает в процессе испытаний явление резонанса. С помошью измерительной аппаратуры, например любого электронного лучевого осциллографа, через определенные промежутки времени измеряют частоту и амплитуду линейных и крутильных колебаний инерционной массы 4. По изменению резонансной частоты, которая, как правило, уменьшается, и изменению амплитуды, которая, как правило, увеличивается, судят об усталости заполнителя, а модули сдвига его 6, и 6 определяют из соотношений4 лгпу Квнеш - Явнутрб, -3 Явнеш + Явнутр4 ЛУхУ, Квнеш+ Квнут 1Ц,28 (Явнеш+Явнут)Кннутгде Й- радиус наружной поверхностислоя заполнителя;Йвнут радиус внутренней поверхностислоя заполнителя;1 - длина слоя заполнителя;гп - инерционная масса;- собственная частота линейныхколебаний;- собственная частота крутильныхколебаний.Образец не нуждается в специальном приспособлении для сохранения параллельности несущих слоев в процессе динамических испытаний. Осевая симметрия конструкции образца обеспечивает их параллельность при возбуждении как линейных, так и крутильных колебаний.Формула изобретения1. Образец для определения модуля сдвига, содержащий несущие слои и расположенный между ними слой заполнителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, слои выполнены в виде коаксиально расположенных полых цилиндров и образованы витками волокон со связующим составом.2, Образец по п. 1, отличающийся тем, что волокна выполнены из материала с прочностью на разрыв, превышающей прочность на разрыв связующего состава.3. Способ определения модуля сдвига, заключающийся в том, что в образце возбуждают резонансныв колебания и определяют их собственные частоты, по которым судят о модуле сдвига, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения технологических возможностей путем обеспечения также и усталосгных испытаний, жестко связывают один из несущих слоев с цилиндрическим соосным образцу телом, в образце возбуждают чередующиеся колебания: линейные и крутильные, а модули(Квнеш + Квнутр ) Квнутр Составитель А. ГрунинаРелактор С. Пекарь Текрел А. Кравчук Корр ктор И.:Чр.н ииЗаказ 434 Ти рати 392 Полнив гинВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и откргятиям при ГКНТ ССС 11 3035, Москва, Ж - 35, Раушская ниб., л. 15Производственно-издательский комбинат нПатент. г. У кгорол, у л. Гагаришк 101 сдвига тлх и б определяют из следующихсоотношений: где гп - масса цилиндрического тела;ч - собственная частота линейныхколебаний;1 - длина слоя заполнителя;К. - радиус наружной поверхности слоязаполнителя;К.р - радиус внутренней поверхностислоя заполнителя;,1 - осевой момент инерции цилиндрического тела.