Способ определения прочности стекловолокнистых композиционных материалов из штапелированного кварцевого волокна и устройство для его осуществления

(55 6 01 М 3 ОСУДАРСТ 8 ЕННЫИО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР МИТЕТОТКРЫТИЯМ(56) Авторское свидетельство СССР йг 1364954, кл, б 01 й 3/30, 1985,Авторское свидетельство СССР М 1221544, кл. О 01 й 3/48, 1984.(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПРОЧНОСТИ СТЕКЛОВОЛОКНИСТЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ ИЗ ШТАПЕЛИРОВАННОГО КВАРЦЕВОГО ВОЛОКНАИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ(57) Изобретение относится к определению. прочностных свойств композиционных материалов. Целью изобретения является повышение информативности эа счет определения предела прочности материала. Для этого в способе, по которому по поверхности материала наносят удар бойком, измеряют пиковое значение ударного ускорения Ам бойка и время Тм внедрения бойка, регистрируют также полное время Том соударения, а предел прочности определяют иэ соотношения гтркС/ А (2 Тм - То)Т 0 м ), где2 С - постоянный коэффициент, зависящий от массы бойка и формы внедряемой части бойка. Устройство для осуществления способа, содержащее разгоняемый боек 2, пьеэоакселерометр 5, установленный на бойке 2 и соединенный с измерительным блоком, включающим две электронные цепи для измерения цифровых значений величин Ам и Тм, вычислитель 11 и цифровой индикатор 12, снабжено цепью измерения величины Т 0, соединенной с вычислителем 11, что позволяет с помощью данной установки определять предел прочностиа, материала, 2 с.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств материалов, а именно к определению прочности стекловолокнистых композиционных материалов из штапелированного кварцевого волокна.Целью изобретения является повышение информативности за счет определения предела прочности.На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления способа; на фиг.2 - временные зависимости электрических сигналов на выходе ряда элементов устройства.Способ осуществляют следующим образом,По поверхности стекловолокнистого композиционного материала из штапелированного кварцевого волокна наносят удар бойком, при этом измеряют пиковое значение ударного ускорения Ам бойка, время Тм внедрения бойка и полное время Томсоударения, Предел прочности Ов определяют из соотношенияС(гв г(1)Ам( 2 Тм - Том ) Том ) где С - постоянный коэффициент, зависящий от массы бойка и формы внедряемой части бойка. Например, при использовании бойка с конической внедряемой частью коэффициент С определяется из соотношенияБ 4 т9 л д р/2 )(2) где а - масса бойка;р - угол заострения конической части.Сотношение для вычисления предела прочности ов материала. получено из условия, что ов определяется какАОв = - ,Чгде Ч - объем разрушенного материала; А - работа, затраченная на разрушение материала в объеме Ч.Объем разрушенного, материала равен объему лунки, образующейся при ударе бойком, с учетом упругого восстановления материала.Таким образом для рпределения предела прочности ов как отношения затраченной работы А к объему Ч разрушенного материала необходимо регистрировать при испытаниях полное время Том соударения.Устройство для определения предела прочности содержит корпус 1, установленный в нем в направляющих боек 2, пружину 3 для разгона бойка 2, спусковой механизм 4, пьезоакселерометр 5, установленный на бойке 2, последовательно соединенные усилитель 6, вход которого соединен с пьезоак 10 15 новленным на нем пьезоакселерометром 20 разгоняется до определенной скорости инаносит удар по испытуемому материалу, Полученный на пьезоакселерометре 5 в процессе соударения сигнал, пропорциональный значению ударного ускорения а(с) бойка 25 2, поступает на усилитель б, с которого сигнал проходит по двум трактам, на фильтр 7 низких частот и на вход компаратора 15, который при привышении сигналом некото 1 ого порогового уровня Опор 1 (фиг,2 а) вы абаты вает и рямоугол ьный импульспостоянного напряжения (фиг.2 б), Величина порогового напряжения выбирается такой, чтобы она несколько превышала пиковые уровни флуктуации напряжений в 35 схеме. Длительность прямоугольного импульса напряжения, снимаемого с выхода компаратора 15, в этом случае равна дли 40 45 50 55 селерометром 5, фильтр 7 низких частот, дифференциатор 8, компаратор 9, преобразователь 10 время - код, вычислитель 11 и индикатор 12, последовательно соединенные пиковый детектор 13, вход которого соединен с фильтром 7 низких частот, и аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 14, соединенный выходом с вторым входом вычислителя 11, а также последовательно соединенные второй компаратор 15, вход которого соединен с выходом усилителя 6, и второй преобразователь 16 время - код, выход которого соединен с третьим входом вычислителя 11.Устройство работает следующим образом.При срабатывании спускового механизма 4 под действием пружины 3 боек с устательности Том процесса соударения. Этот импульс поступает на вход второго преобразователя 16 время - код, который формирует цифровой код, соответствующий длительности Том импульса, поступающий на вход вычислителя 11. В фильтре 7 низких частот отфильтровываются все высокочастотные составляющие, вызванные флуктуациями напряжения и собственными резонансами механической измерительной части, и отфильтрованный сигнал а(т) поступает на входы пикового детектора 13 и дифференциатора 8. На выходе пикового детектора 13 вырабатывается напряжение, пропорциональное максимальному значению ударного ускорения Ам, которое поступает на вход АЦП 14, преобразующего напряжение в цифровой код, который передается на вычислитель 11. В дифференциаторе 8 происходит дифференцирование сигнала по времени фиг.2 в), С выхода дифференциатора 8 производная сигнала поступает на вход компаратора 9, которыйвырабатывает прямоугольный импульс длительностью. равной времени Тм от начала соударения до момента достижения бойком максимальной глубины внедрения (фиг.2 г). Импульс поступает на вход первого преобразователя 10 время - код и далее в цифровом виде поступает на вычислитель 11,В вычислителе 11 происходит расчет значения предела прочности о, по формуле (1). Предел прочности в виде числа индицируется на цифровом индикаторе 12.Таким образом, предлагаемый способ и устройство для его реализации позволяют . определять предел прочности стекловолокнистых композиционных материалов из штапелированного кварцевого волокна по трем параметрам ударного импульса: пиковому значению ускорения А, времени Тм внедрения и общему времени То соударения, характеризующим процесс соударения бойка с испытуемым материалом.Формула изобретения 1, Способ определения прочности стекловолокнистых композиционных материалов из штапелированного кварцевого волокна, по которому по поверхности материала наносят удар бойком, измеряют пиковое значение ударного ускорения Ам бойка и время Т внедрения бойка, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения информативности эа счет определения предела прочности, регистрируют также полное время Том соударения, а предел прочности дн материала определяют по соотношениюСа, -25Ам( 2 Тм - Том ) Том )где С - постоянный коэффициент, зависящий от массы бойка и формы внедряемойчасти бойка.2. Устройство для определения прочности стекловолокнистых композиционныхматериалов иэ штапелированного кварцевого волокна, содержащее корпус, установленный в нем в направляющих боек,пружину для разгона бойка, спусковоймеханизм, пьезоакселерометр, установленный на бойке, последовательно соединенные усилитель,. вход которого соединенс пьеэоакселерометром, фильтр низких частот, дифференциатор, компаратор, преобразователь, время - код, вычислитель ииндикатор, последовательно соединенныепиковый детектор, вход которого соединенс выходом фильтра низких частот, и аналого-цифровой и реобраэователь, соединенный выходом с вторым входом вычислителя,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповышения информативности эа счет определения предела прочности, оно снабженопоследовательно соединенными вторымкомпаратором, вход которого соединен свыходом усилителя,. и вторым преобразователем время - код, выход которого соединенс третьим входом вычислителя,.Гратилло Заказ 40 Тираж .ВНИИПИ Государственного комит113035, Москв ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г Ужгород, ул,Гагарина, 101 Йа оИ Подписноета по изобретениям и открытия