Способ определения реологических характеристик материалов

ег)к ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное (22) Заявлено 161273 вт. свнд-ву 1) 1874745/25 Кл Й 11/16 с присоединением заявки РЙ(45) Дата опубликования описания 130178 аердаретеееаыб еаюетеСаеете Меаеетрае СССРеа деваю ееабретевебе атярытейконструкторское бюро уникальногростроения АН СССР 4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МАТЕРИАЛОВ Изобретение относитя к области исследования материалов и может быть использовано при определении динамического модуля потерь, динамического модуля упругости, тангенса угла меха нических потерь и других характеристик материаловс помощью колебаний низкой частоты.Известен способ определения реологических характеристик материалов, 1( заключающийся в том, что в образце возбуждают вынужденные колебания на Фиксированной частоте с помощью возбуждающей силы и измеряют фазовый сдвиг между возбуждающей силой и коле банием образца с помощью осциллограФа Е 11 .Недостатком этого способа является малая точность определения фазового сдвига и ограниченность диапазона час- ЯО тот, при которых определяются эти характеристики.Наиболее близким к изобретению является способ определения реологичес" ких характеристик материалов с помощью вынужденных колебаний низкой частоты, по которому колебания в образце возбуждают посредством заданной по уровню гармонической силы, создаваемой электромеханическим преобразо" вателем, который запитывают управляющим током, задающим уровень силы, и двумя сдвинутыми на 90 токами, компенсирующими погрешности преобразователя без образца, а реологические ха" рактеристики определяют по фазовому сдвигу между возбуждающей силой и колебаниями образца, измеряемому по величинам действительной и мнимой компо нент вектора колебаний образца 21.Этот способ не отлячается высокой точностью, особенно при малых углах. фазового сдвига, поскольку точность и разрешающая способность измерения зависят от точности (разрешающей способности) и стабильности всех звеньев системы, в частности от точности и стабильности синхронных детекторов, с помощью которых.производится разделение сигнала на действительную и мнимую составляющие. Недостаточная точность и разрешающая способность измерения значительно сужают класс исследуемых по данному способу материалов.Целью изобретения является повышение точности определения реологических характеристик, а также расширение класса исследуемых материалов путем повышения разрешающей способности измерения фазового сдвига.Согласно изобретению это достигается тем, что преобразователь эапитывают вторым управляющим током, сдвинутым на 90 относительно первого, формируют величины управляющих токов 5 таким образом, чтобы колебания образца совпадали по фазе с первым управляющим током, а фазовый сдвиг между возбуждающей силой и колебаниями образца определяют по величинам управляющих 1 О токов.Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.В образце возбуждают колебания с помощью гармонической силы, создавае- д 5 мой электромеханическим преобразователем, собственные погрешности которого, вызванные наличием упругого, вязкого и инерционного сопротивления движению подвижной части преобразователя без о 0 образца, предварительно скомпенсирован" ны с помОщью двух соответствующих образом подобранных по, уровню компенсирующих токов, сдвинутых один относи.тельно другого на 90 . Уровень воэбуж-у 25одающей силы и ее вектор задают подбором уровней двух управляющих токов, сдвинутых на 90 один относительно другого, причем зти уровни подбирают так, чтобы вектор колебаний образца30 сОвпал по Фазе с управляющим током с фазой 0 и величина его оставаласьопостоянной во всем диапазоне частот. В этом случае по величинам управляющих токов можно измерить фазовый сдвиг между возбуждающей силой и колебаниями образца.В отлиЧие от известного способа, по которому вектор возбуждающей силы имеет заданное направление, а вектор колебаний образца меняет свое направ ление в зависимости от реологических характеристик материала, по предложенному способу вектор колебаний образца, сдвинутый относительно вектора возбуж-, дающей силы, приводится к заданному 45 направлению измерением направления воэбуждающе 9 силы. Поскольку величина и направление вектора возбуждающей силы определяются сдвинутыми на 90 О управляющими токами, величины этих токов 50 будут определять отклонение направления вектора возбуждающей силы относительно заданного и, следовательно, относительно вектора колебаний, приведенного к этому,заданному направлению.55 Фазовый сдвиг будет равен где Э,и Здо - амплитуды управляющихо доиа отоков с фазами 0 и 90соответственно.дПри этом динамический модуль потерьЯд можно определить по формуле 65 где К - коэффициент пропорциональйос-ти;Д - заданная амплитуда колебаний;6 - коэффициент формы образца, а динамический модуль упругости 6 по формулеК- ЭВД ооТак как управляющие токи прямо про порциональны динамическому модулю потерь и динамическому модулю упругости, то для заданных амплитуды колебаний и формы образца задатчики управляющих токов могут быть проградуированы непосредственно в единицах этих величин, относящихся к основным характеристикам материала.При измерении величин управляющих токов на входе преобразователя динамический диапазон измеряемых токов и, следовательно, разрешающая способность измерения значительно возрастают, поскольку они определяются соотношением сигнал-шум, которое намного ниже на выходах преобразователя и устройств выделения компонент, чем на выходе задатч ка управляющих токов. Увеличение разрешающей способности позволяет исследовать реологические характеристики материала при существенном различии управляющих токов по величине, т.е. расширить класс исследуемых материалов.формула изобретенияСпособ определения реологических характеристик материалов с помощью вынужденных гармонических колебаний низкой частоты, согласно которому в образце возбуждают колебания заданной по уровню гармонической силой, создаваемой электромеханическим преобразователем, который эапитывают управляющим и двумя сдвинутыми на 90 компенсирующими токами, а реологические ха" рактеристики определяют по фазовому сдвигу между возбуждающей гармонической силой и колебаниями образца, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений и расширения класса исследуемых материалов, преобразователь эапитывают вторым управляющим током, сдвинутым на 90 относительно первого, Формируют величины управляющих токов так, чтобы колебания образца совпали по фазе с первым управляющим током, а фазовый589568 Составитель И.Грузов,Техред А.Богдан Корректор М.Демчик Редактор Г.Котельский Заказ 386/33 Тираж ИЮ Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП ффПатент, г, ужгород, ул. Проектная, 4 сдвиг между возбуждающей силой и ко,пебаниями образца определяют по величинам управляющих токов.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Лебедев для испытания ностроение,2, Патент э кл. 1123 1