Устройство для определения вязкоупругих характеристик нестабильных материалов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоеетсммкСоциалистнчесимреспубпнк ц 714234(22) Заявлено 10,10.77 (21) 2532237/18-25 С 01 й 1 иоо с присоединением заявки И Риуаарстееей ваеет СССР в юелзи кмврвтвнк 6 в втрантик(5 З) У,П,К 532, ,137 (088.8) Дата опубликования описания 07.02.80(72) Авторизобретения В П Ставров(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЯЗКОУПРУГИХ ХАРАКТЕРИСТИК НЕСТАБИЛЬНЫХ М АТЕРИАЛОВ 1Изобретение относится к устройствамдля измерения реологических свойствматериалов, в частности, полимерных,в процессе структурных превращений.Известны приборы для определенияреологических характеристик нестабиль5ных материалов, в частности отверждаюшихся полимеров, содержащие упругийчувствительный (и нагружающий) элемент, захваты для закреплении образтоца, датчик перемещения и регистрирую-щее устройство Щ,Записывая серию зависимостей деформаций от времени при испытанияхв известном устройстве, снабженномнабором упругих чувствительных элементов различной жесткости, можно определить вязкоупругие характеристикиматериала (мгновенный и длительныймодули, время релаксации и др,), функции времени при заданных условиях испытаний.Процесс определения вязкоупругиххарактеристик по результатам испытаний на известном приборе не автоматизирован.Ближайшим техническимрешением является устройство для определения вязкоупругих характеристик нестабильных материалов, содержащее термостатируе. мый корпус с расположенными в нем захватами для образцов, связанными каждый с упругим чувствительным элементом различной жесткости, количество которых равно количеству определяемых характеристик, и датчиками перемещения, решающее и регистрирующее устройс тва 2) . Управляемый припор прибора реализует заданный ступенчатый режим нагружения образца, соответствующих состоянию материала, однако, применение нагружающего устройства с управляемым приводом усложняет конструкцию прибора. Другой недостаток известного прибора - дискретность определения вязкоупругих характеристик,5 10 15 20 25 З 0 45 50 55 Следствие этого недостатка- снижение точности определения характеристики ограниченность диапазона примененияприбора для испытания материалов присравнительно медленно протекаю 1 цихструктурных изменениях, Этот недостаток не позволяет, например, использовать известный прибор для полученияинформации об изменении вязкоупругихсвойств термореактивных полимерныхматериалов в реальных условиях отверждения. Необходимость в такой информации возникает при решении задачуправления технологическим процессомизготовления по критериям, оптимизирующим качество изделий (по уровнюостаточных напряжений или. по уровнюбрака из-за трещин и отслоений).Цель предлагаемого изобретеничобеспечение непрерывности измеренйявязкоупругих характеристик.Для этого каждый из захватов сисследуемым образцом дополнительноснабжен дифференциаторами электрических сигналов датчиков перемещения иблоками умножения на постоянную,пропорциональную жесткости чувствительных элементов, сигналов датчиков перемещения и сигналов дифференциаторов,при этом выход каждого датчика перемещения соединен со входами дифференциаторов, блока умножения и решающего устройства, выход каждого дифференциатора сигнала датчика перемещениясоединен со входом блока умножения исо входом решающего устройства, выход каждого блока умножения соединенсо входом решающего устройства, авыход решающего устройства соединенсо входом регистрирующего устройства.На чертеже представлена схема устройства для определения трех вязкоупругих характеристик: мгновенного идлительного модулей и времени релаксации,Предлагаемое устройство содержиттри захвата 3., имеющих подвижную инеподвижную части, образцы 2, упругиечувствительные элементы 3, термостатируемый корпус 4, датчики 5 перемещения подвижных захватов, блоки6 умножения, дифференциаторы 7, блоки 8 умножения, решающее 9 и регистрирующее 10 устройства.Предлагаемое устройство работаетследующим образом,Структурная деформация, возникающая в образце 2 в результате изменения его состояния (структурны п ращений), передается на упругий чувствительный элемент 3 и воспринимается датчиком 5 перемещения, Величина напряжения в образце пропорциональна его деформации, так как напряжение обусловлено деформацией упругого чувствительного элемента, Блок 6 умножения вырабатывает сигнал, пропорциональный перемещению образна, причем коэффициент пропорциональности соответствует жесткости упругого элемента, ,Пифференциатор 7 формирует сигнал, пропорциональный скорости деформации, а блок 8 умножения - сигнал, пропорциональный скорости изменения напряжения. Сигналы, пропорциональные деформации Е; образца 1, величине напряжения б; =С;, где С - жесткость,-го чувствительного элемента; скорости деформации Е и скорости изменения напряжения 61:С поступают в решающее устройство 9 аналогового типа, которое решает систему линейных алгебраических уравнений:Е.,а,+С., Ы: СЕ, +Н;, ( = 1, 2, 3) относительно неизвестных характеристик вязкоупругнх свойств Н,Е И-Г (мгновенного и длительного модулей,и времени релаксации), подавая непрерывно на регистрирующее устройство информацию об изменении этих характеристик в процессе структурных превращений. В приборе отсутствуют нагружающее устройство и программный задатчик ступеней нагружения, что позволяет упростить конструкцию автоматического прибора, снизить стоимость на 5 тыс, руб. Использование совокупности новых элементов аналогового типа обеспечивает также непрерывность определенияреологических характеристик, А это,в свою очередь, дает возможность использовать устройство при исследованиивязкоупругих характеристик материаловв условиях быстропротекающих структурных превращений, в частности испытывать термореактивные полимеры,полимеризация (или поликонденсация)которых протекает в течение 0,53 мин. Одновременно повышается точность измерения (исключается погрешность, связанная с дискретизацией отсчета деформации),Использование предлагаемого устройства позволит получить информациюоб изменении реологических свойствЗаказ 9274/3 ж 10 19 Под писно СИИ Проектная, 4 иал ППЦ фПатентф г. 5нестабильных материалов в реальных условиях структурных превращений и оптимизировать технологические режимы с целью снижения уровня остаточных напряжений и брака при изготовлении,Формула изобретения Устройство для определения вязко- упругих характеристик нестабильных материалов, содержащее термостатируемый корпус с расположенными в нем захватами для образцов, связанными каждый с упругими чувствительными элементами различной жесткости, количество которых равно количеству определяемых характеристик, и датчиками перемещения, решающее и регистрирующее устройства, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью обеспечения непрерывности измерений, каждый из захватов с исследуемым образцом до полнительно снабжен дифференциаторами 4234электрических сигналов датчиков перемещения и блоками умножения напостоянную пропорциональную жесткостичувствительных элементов, сигналовдатчиков перемещения и сигналов дифференциаторов, при этом выход каждогодатчика перемещения соединен со входами дифференциаторов, блока умноженияи решающего устройства, выход каждо 10 го дифференциатора сигнала датчикацеремещения соединен со входом блокаумножения и со входом решающего устройства выход каждого блока умножения соединен со входом решающего уст 15 ройства, а выход решающего устройствасоединен со входом регистрирующегоустройства,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе20 1. Николаевич А, Ф., Мийлен Э. А.Труды ЛИАП, Л 1974, вып. 84,с, 46-52.2, Болотин В. В, Труды МЭИ, 1973,Ио 164, с, 59-68.