Способ определения упругих свойств материалов и нагружающее устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 6 01 4 29/00 НИ нное обьединение я к области исслеистик материалов,ГОСУДАРСТВЕ ННЫ Й КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИРМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБР К АВтореоМУ СЕИДЕтЕЛЬСтВУ(72) М.М.Святский, Р.Г.Шарипов и И,А,Федоров (56) Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Прибор ультразвуковой УК 13 П. Производство ПО "Волна". - Кишинев,Авторское свидетельство СССР М 1024823, кл. 0 01 М 29/00, 1982.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УПРУГИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ И НАГРУЖАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относитсдования упругих характер Изобретение относится к способам исследования упругих характеристик материалов, преимущественно скорости распространения упругих колебаний в тонкопленочных материалах и нитях.Известен способ измерения скорости распространения упругих колебаний в синтетических нитях, заключающийся в том, что исследуемую нить прикрепляют к рабочим плоскостям пьезоэлектрических преобразователей (излучателю и приемнику) ультразвукового измерителя скорости звука, например, с помощью расплавленного канифоля, растягивают ее до упругого состояния и измеряют время прохождения упругих колебаний через исследуемый образец фиксированной длины, а затем вычисляют скорость распространения упругих колебаний по формулеС= - ,1т Я 2 1758539 преимущественно к исследованию скорости распространения упругих колебаний в тонкопленочных материалах и нитях, Цель изобретения - обеспечение возможности контроля упругих свойств в тонкопленочных материалах и нитях - достигается тем, что исследуемый образец, например, из полиэтиленовой пленки, закрепляется на плоской части дугообразных пластин нагружающего устройства, с помощью винта растягивается до упругого состояния и в нем возбуждаются поверхностные упругие колебания в направлении приложения растягивающего усилия, по скорости распространения которых определяется модуль упругости исследуемого материала. 2 с.п.флы,1 ил,где С - скорость распространения упругих колебаний (скорость звука);Е - длина нити;Т - время распространения упругих колебаний, измеренное с помощью ультразвукового прибора.Недостатком этого способа является низкая надежность эксперимента, так как трудно создать надежный акустический контакт и обеспечить достаточное натяжение нити, При натяжении нить часто отрывается от пьезоэлектрических преобразователей, а с уменьшением натяжения изменяется значение скорости звука. Кроме того, этот способ не позволяет проводить измерения в пленочных материалах,так как некоторые пленки расплавляются даже при температуре плавления канифоли.Наиболее близким к предлагаемому является способ определения модуля упруго 1758539Е -сти материалов, заключающийся в том, что в исследуемом образце возбуждают изгибные колебания в плоскости, перпендикулярной плоскости поверхности образца, определяют резонансную частоту образца, а затем возбуждают изгибные колебания в плоскости, совпадающей с плоскостью поверхности образца, определяют резонансную частоту образца,и по соотношению измеренных частот вычисляют модуль упругости материала,Недостатками этого способа являются трудность получения в тонкопленочных эластичных материалах иэгибных колебаний в двух взаимно перпендикулярных плоскостях образца; невозможность применения этого способа для контроля нитеобразных образцов, так как последние имеют одну резонансную частоту изгибных колебаний,Цель изобретения - расширение области применения путем обеспечения возможности контроля упругих свойств в тонкопленочных материалах и нитях.На чертеже изображено нагружающее устройство, с помощью которого реализуется способ определения упругих свойств материалов,Устройство состоит из двух дугообразных упругих пластин 1 с равными плоскими центральными участками, предназначенными для закрепления исследуемого образца 2. Концы дугообразных пластин 1 изолированы акустически при помощи войлочных изоляторов 3 и установлены в пазах ограничителей 4 и 5 таким образом, что их вогнутые поверхности обращены друг к другу, а плоские участки расположены аппозитно,Механизм создания усилия выполнен в виде двух ограничителей 4 и 5 и винта 6, один конец которого жестко закреплен в ограничителе 4, а другой конец установлен в ограничителе 5 с возможностью перемещения и фиксации при помощи гайки 7. Винт б установлен в отверстиях ограничителей 4 и 5 между дугообразными пластинами 1 паоаллельно плоским участкам и равноатстоящим от пластин,Способ определения упругих свойств материалов заключается в следующем,Исследуемый образец 2, например, из полиэтиленовой пленки одним концом с помощью липкой ленты закрепляется на плоской части одной из дугообразных пластин 1, обертывают 3-4 раза вокруг обеих пластин и таким же образом закрепляют другой конец образца. Затем при закручивании гайки 7 осуществляют натяжение исследуемого образца 2 до упругого состояния, Участки исследуемого образца 2, расположенные на плоских участках дугообразных пластин 1,5 10 15 20 25 30 35 40 смазывают техническим вазелином для обеспечения акустического контакта между исследуемым образцом 2 и пьезоэлектрическими преобразователями 8, Нагружающее устройство вместе с исследуемым образцом помещают между пьезоэлектрическими преобразователями 9 ультразвукового прибора, например УКПМ и дрвозбуждают в исследуемом образце поверхностные упругие колебания в направлении приложения растягивающего усилия и измеряют скорость их распространения по формуле где Спов - скорость распространения поверхностных упругих колебаний;- база измерения (длина образца); т - время распространения упругих колебаний (оп редел я ется с помощью ул ьтразвукового прибора),Скорость распространения упругих поверхностных колебаний используется в качестве параметра для расчета упругих свойств материала, а именно скорость распространения продольных упругих колебаний и модуля упругости.Скорость продольных упругих колебаний определяется по формуле где Спр - скорость распространения упругих продольных колебаний,Модуль упругости определяют по фор- муле где Е - модуль упругости (модуль Юнга);р - плотность материала;ц - ускорение силы тяжести,Формула изобретения 1. Способ определения упругих свойств материалов, заключающийся в том, что к образцу из контролируемого материала прикладывают растягивающее усилие, возбуждают в нем упругие колебания, измеряют параметры этих колебаний и по ним рассчитывают упругие свойства материала. о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области применения путем обеспечения возможности контроля свойств материала в тонкопленочных и нитеобразных образцах, в образце возбуждают поверхностные упругие колебания вЗаказ 2995 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 направлении приложения растягивающего усилия, измеряют скорость их распространения и используют ее в качестве параметра для расчета упругих свойств.2, Нагружающее устройство для опре деления упругих свойств материала, содержащее элементы крепления и механизм создания усилия, отл ич а ю щееся тем, что, с целью обеспечения контроля упругих свойств в тонкопленочных и нитеобраэных 10 образцах, элементы крепления выполнены в виде двух упругих дугообразных пластин с равными плоскими центральными участками, расположенными оппозитно и пред 15 назначенными для закрепления исследуе мого образца, а вогнутые поверхносги пла. стин обращены одна к другой, механизм создания усилия выполнен в виде двух ограничителей, имеющих пазы с размещенными в них акустическими изоляторами для за. крепления дугообразных пластин и отверстия для установки винта, один конец которого жестко закреплен в одном из ограничителей, а другой конец размещен в другом ограничителе с возможностью перемещения и фиксации, винт установлен равноотстоящим от пластин параллельно их плоским участкам.