Способ определения динамического коэффициента пуассона материала

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 191 111) 6 01 й 332 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР.93. Бюл, % 26ский политехнический инстиБульбович, Э.Н.Мурэыев, В,Вий, В,Г.Пальчиковский и Я.С. Пав- адирское свидетельство СССР 5, кл. С 01 й 3/32, 1966,СОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕОЭ Ф ФИ ЦИ ЕНТА ПУАССОНА МААбретение относится к измерительике, а именно к способам опредединамического коэффициентаматериала. Цель изобретения - ие точности при определении коя к измеритель- особам опреде- коэффициента Изобретение относитсной технике, а именно к спления динамическогоПуассона материала,Цель изобретения - исти измерений за счет стельных погрешностей,В предлагаемом решении измеренияпроводят на двух частотах, а именно на испытательной частоте и сниженной, при которой отношение амплитуд поперечных ипродольных колебаний образца не зависитот изменений частоты. Кроме того отсутствует операция вычисления длины и толщины испытуемого образца.Способ реализуется следующим образом. овышение точнонижения иэмери(21) 4923(57) Изоной технленияПуассонаповышен ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ зффициента Пуассона за счет снижения измерительных погрешностей, Образец материала закрепляют одним концом на вибраторе, возбуждают в нем вынужденные продольные колебания с испытательной частотой, измеряют отношение амплитуд поперечных и продольных колебаний при этой частоте, возбуждают в образце дополнительные продольные колебания с понижением частоты до уровня, при котором отношение амплитуд поперечных и продольных колебаний не зависит от изменения частот, измеряют это отношение и по результатам обоих измерений судят о величине динамического коэффициента Пуассона материала на испытательной частоте. 2 табл. П р и м е р, Испытания проводились на образце - столбике реэиноподобного мате- ф риала, диаметром 20,14 мм и длиной 40,05 ОО мм, В качестве датчика поперечных колеба- Я ний использовался датчик ДУ - 5 - 2 М, состоящий из двух, соединенных по ц дифференциальной схеме датчиков ускорений ДУ, используемых после доработки для замера амплитуды поперечных колебаний. В качестведатчика продольных колебаний использовался индуктивный датчик д ДП. Сигналы с обоих датчиков усиливались виброизмерительной аппаратурой ВИ 6-5 МА. После усиления сигналы. пропорциональные амплитудам продольных и поперечных колебаний записывались на фотобумагу с т 1 омощью осциллографаН 041 У 4.2, Далее на фотобумаге значения величин вышеобозначенных сигналов измерялись с погрешностью + 0,1 мм,Испытания проводились в следующей последовательности. Исследуемый образец 5 из резиноподобного материала жестко закреплялся одним концом на вибраторе. Второй конец образца крепился к неподвижному основанию. Необходимо отметить, что,второй конец образца может оставаться свободным, В этом случае для определения амплитуды продольных колебаний образца необходимо измерять амплитуды продольных колебаний свободного и закрепленного концов образца. При этом геометрическая разность названных амплитуд дает искомую общую амплитуду про. дольных деформационных колебаний исследуемого образца, В данном случае конкретного исполнения свободный конец 20 образца крепился к неподвижному основанию с целью упрощения методики испытания и последующих вычислений. В среднем сечении образца закреплялся датчик поперечных колебаний, В образце с помощью 25 вибратора возбуждались вынужденные продольные колебания с частотой 31 Гц, с помощью датчиков поперечных и продольных колебаний определялись сигналы, пропорциональные амплитудам поперечных 30 колебаний поверхности образца и продольных колебаний закрепленного на.вибраторе конца образца. Затем эти сигналы усиливались виброизмерительной аппаратурой и подавались на шлейфовый осциллограф для 35 регистрации на фотобумаге. На фотобумаге значения вышеобозначенных сигналов измерялись с точностью 4. 0,1 мм, и вычислялось отношение этих сигналов А. С целью повышения точности было проведено 10 40 дублирующих опытов ( = 10). По 10 значениям А было вычислено среднее арифметическое А, а также квадрат разности(А -А 1) для каждого отдельного опыта, Результаты приведены в табл. 1, 45Погрешности серии из 10 опытов вычислялись по формулам, взятым из справочника50(дз Аа)2ЬД - аи (П - 1)55где Ь А - погрешность измерения значения отношения сигналов, пропорциональных амплитудам поперечных и продольных ко" лебаний образца на заданной частоте (в данном случзе нэ частоте 31 Гц); Ь - 1,81 - кбэффициент Стьюдента для 10 измерений и доверительной вероятности 0,9;и - 10 - количество дублирующих опытов.В результате вычислений была получена следующая статистическая оценка А на частоте 31 Гц:А А +Ь А "0,847+ 0,005 Далее частота нагружения снижалась и по приведенной выше методике вновь определялось значение А - А +Ь А, равное отношению сигналов, пропорциональных поперечным и продольным колебаниям исследуемого образца. Дублирующие опыты были проведены на 8 заданных частотах. Результаты статистической обработки приведены в табл. 2.Как видно из табл. 2 при частотах, меньших 0,01 Гц значение отношения сигналов, пропорциональных амплитудам поперечных и продольных колебаний образца, практически не меняется. Как было отмечено выше, это отношение с большей точностью соответствует значению динамического коэффициента Пуассона, равному 0,5.Таким образом, значение отношения сигналов, пропорциональных амплитудам поперечных и продольных колебаний при частоте 0,01 Гц соответствует А. Отсюда значение динамического коэффициента Пуассона на частоте 31 Гц равно,и =0,5 - =0,5=0.433 Ас0,979 С учетом погрешностей деления случайных величин окончательно получилир =0,433 -ф 0,006Относительная погрешность составилаО 433 100= 1,4Для сравнения был вычислен динамический коэффициент Пуассона этого же образца на этой же частоте с использованием способа, предложенного в прототипе. Для этого была проведена раздельная тарировка датчиков продольных и поперечных колебаний (10 дублирующих тарировочных опытов). Затем были вычислены статистические оценки амплитуд продольных и поперечных колебаний образца, закрепленного на вибраторе, при частоте 31 Гц (10 дублирующих опытов), Амплитуды продольных Ь.и поперечных Ьб колебаний образца составили:Ь 1 - 0,800 + 0,004 мм;Ьб" 0.173 + 0,004 мм0 30 +0,0 Относительная погрешность при дан"ном способе измерения составила Я 0,014 100 =3,200,431- 30 ультата с пол редлагаемы очность опре фициента Пу Из сравнения данного резученным выше видно, что испособ позволяет повысить тделения динамического коэфассона более чем в 2 раза.Предлагаемое техническое реше имеет следующие технико-экономиче преимущества по сравнению с прототи Повышается производительность труда пытателя, так как отпадает необходимос тарировке датчиков продольных и попе ных колебаний, нет необходимости в о делении коэффициентов усиления кана истьв реч прелов,Полученные погрешности были обусловлены максимально возможной точностью ме- . рительного инструмента, используемого притарировке датчиков продольных и попереч- . ных колебаний. В частности, использовался 5 высокоточный микрометр, имеющий цену деления 0,002 мм.С использованием того же мерительного инструмента были определены длинаи толщина б исследуемого образца10= 40,05 + 0,005 мм;б = 20,14 + 0,005 ммПодставив полученные значения в известную формулу для определения коэффициента Пуассона и, учитывая погрешности умножения 15 и деления случайных величин, получимАзр =05 - ,Асгде,и - динамический козффи при колебаниях с испытатель Аз-отйошениеамплитуд по дольных колебаний при испытат А - отношение амплитуд продольных колебайий на у при котором это отношение изменений частоты. Таблица 1циент Пуассона ной частотой; перечныхи проельной частоте; поперечныхи ровне частот, не зависит от исключается операция согласования ка:з лов друг с другом, упрощаются математические вычисления, так как используются лишь относительно величины, повышается информативность полученных результатов испытаний, так как определяется зависимость динамического коэффициента Пуассо. на материала в широком диапазоне частот.Формула изобретения Способ определения динамического коэффициента Пуассона материала, заключающийся в том. что образец материала закрепляют одним концом на вибраторе, возбуждают в нем вынужденные продольные колебания с испытательной частотой и определяют отношение амплитуд поперечных и продольных колебаний при этой частоте, по которому судят о динамическом коэффициенте Пуассона, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности при определении коэффициента Пуассона наполненных полимеров за счет снижения измерительных погрешностей, в образце возбуждают дополнительные продольные колебания с понижением частоты до уровня, при котором отношение. амплитуд поперечных и продольных колебаний не зависит от изменения частот, а динамический коэффициент Пуассона определяют по соотношению1827573 Таблица 2 Составитель Э. МурзыевТехред М.Моргентал Корректор Н, Ревская Редактор Заказ 2354 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5