Способ оценки модуля объемного сжатия материала

(54) СПОСОБ ОЦЕНК СЖАТИЯ МАТЕРИАЛА(57) Изобретение ческим методам оп параметров вязкоу МОДУЛЯ ОБЪЕМНОГО тносится к акустиеделения Физическиругих материалов,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРй 1388784, кл, С О 1 М 29/00,. 1988.Перепечко И.И, Акустические методы исследования полимеров, М.: Химия1973, с. 41, рис. 6,Тимошенко С,П., Гудьер, Дж. Теорияупругости, И.: Наука, 1975, с. 491.Бергман Л, Ультразвук и его применение в науке и технике, М,: Иностранная литература, 1957, с. 343 и344,Изобретение относится к акустическим методам измерения Физических параметров вязкоупругих материалов и служит для определения модуля объ" емного сжатия при малых давлениях.Известен способ определения коэффициента Пуассона, основанный на замере времени распространения продоль ных плоских и поверхностных акустических волн,Однако для использования этого способа необходимы излучатель и приемник как для продольных, так и для 2служит для определения модуля объемного сжатия при малых давлениях. Целью изобретения является упрощение способа и повышение достоверности результатов оценки модуля объемного сжатия вязкоупругих материалов эа счет исключения необходимости нахождения скорости распространения сдвиговых волн. Цель достигается тем, что модуль определяют по результатам замера при разных частотах возбуждениг времени распространения только продольных плоских волн, имеющих на большую скорость распространения. При этом модуль К выбирают из усло 1- сс(и,)1 Яс(а где С(Я,щ,) - скорость распространения ультразвука при большей частоте Цюс, С Юмин) " аналогичная величи.на при меньшей частоте 63 мин,11 плотность материала. Граничные часто ты Фиксируют на участке изменения скорости при изменении частоты. 2 ил поверхностных волн, Кроме того, возможны погрешности замеров, связанные с тем, что возбуждаемый и принимаемый сигналы могут не соответствовать точно одному виду волн,Наиболее близким является способ определения упругих характеристик материалов по результатам замера скоростей распространения продольных плоских и сдвиговых волн в образцах.Недостатком этого способа является необходимость использования соответствующей аппаратуры для каждого типа1739279 волн, кроме тога, возможны погрешности замеров, обусловленные трудностью возбуждения в вязкоупругих средах волн точно одного типа на Фик-; сированной частоте.Цель изобретения - упрощение и повышение достоверности результатов оценки модуля объемного сжатия вязко" упругих материалов эа счет исключения необходимости нахождения скорости распространения сдвиговых волн.Это достигается тем, что при разных частотах гармонического.возбуждения замеряется время распространения только продольных плоских волн, имеющих наибольшую скорость распространения, при этом модуль К выбирают из условия 5 10 15 20 4мин-мицт фмкс- - ыакс сВ предложенном способе используются только продольные плоские вол"ны, т.е. волны, имеющие наибольшуюскорость распространения, и для которых можно считать, что частицыматериала, образуя плоский фронт,движутся параллельно направлениюраспространения волны, а именно, если выбрать ось Х в направлении распространения волны, то 7=И=О и 0 будет Функцией только одной координа"ты Х (здесь Б - перемещение вдольоси Х; Ч, И - соответственно переме".,щения вдоль осей У и Е). Предполагается, что объемное деформирование исследуемого вязкоупругого материалапри малых давлениях описывается соотношением видаб =КО, где С(Яма,) - скорость распространения ультразвука прибольшей частоте Я ,цгармонического возмущения;С(Ямщ ) - аналогичная скоростьмкипри меньшей частотеЖюиифР - плотность материала.Выбор значений частот С 0 мц, и Ямок осуществляется следующим образом,Известно, что.скорость 0 распространения продольных плоских волн в вязкоупругих материалах зависит от ча"стоты (на фиг. 2 качественно показана зависимость скорости С от частоты 03, а именно при увеличении частоты Я скорость 0 возрастает и стре"мится к некоторому предельному значению, а при уменьшении частоты И скорость С убывает и стремится к некоторому другому параллельному значению.Таким образом, при значениях частот д я иОмин ма кс армии)(Фиг, 2) скорость С почти не зависит от частоты. Наибольшая точность оценки модуля К объемного сжатия по предложенному способу достигается тогда, ко;да для исследуемого материала предварительно определяют зависимость скорости распространения продольных плоских волн от частоты, фиксируют граничные частоты участка изменения скорости при изменении частоты, и значения частот Ю мид и яа выбира" ют из условий а связь между девиаторными компонентами тензоров напряжений 8;ф и де 25 Формаций Э, представляется соотношениями линейной теории вязкоупругости (б - среднее напряжение, Ю - объемнаядеформация, К - модуль объемного сжатия).На Фиг. 1 изображен образец исследуемого материала с расположеннымирядом с ним излучателем и приемникомультразвуковых волн; на Фиг., 2график зависимости скорости продольных плоских волн от частоты.Образец 1 исследуемого материалапредставляет собой пластину, например, прямоугольной или круглой формы,толщиной Ь и шириной Ь (диаметром ф )Излучатель 2 и приемник 3 ультразву 4 ц ковых волн располагают соосно по обестороны образца в его центральнойчасти. Размеры образца Ь, Ъ, ф выби(рают из условий ЬС-, Ь) 2 й, ) 2 й,5 где Й - характерный поперечный размер (например, диаметр) излучающегои приемного устройств,Оценка величины модуля объемногосжатия материала осуществляется сле- .5 О дующим образом. Определяют плотностьматериала . Готовят образец, нано"сят необходимую смазку на его поверх"ность, 0 помощью излучателя 2 и при"емника 3, которые соосно располагают55 по обе стороны образца в его цент"ральной части, измеряют время распространения продольных плоских волн ивычисляют скорость 0 продольных плос1739279 и г,Е ставитель В.Сазоновхред А,Кравчук Редактор А.Козориз ректор А.Обру Заказ 1999 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям пр 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 НТ СС изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101