Способ определения характеристик демпфирующих свойств материалов при различных частотах изгибных колебаний

3 СОВЕТСКИХЦИДЛИСТИЧЕСКИХСПУБЛИК ц 4 С 01 Ю 11/1 Й КОМИТЕТ СССРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕН ПО ДЕЛАМ ИЗ БРЕТЕНИЯ Т ТОТАХ ИЗГИБНМХ КОПРИ РАЗЛИЧ%ЛЕБАНИЙ овский .Данилебани аучнод енко,250 54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ ПИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДЕТ К 21) 3901260/31-25(71) Институт проблем прочносАН УССР(56) Рассеяние энергии при коях упругих систем. Труды Т 7 нтехнического совещания. Под рчлен-корр. АН УССР Г.С. ПисаКиев, изд. АН УССР, 1963, с.Проблемы прочности, 1970,с. 82.(57) Изобретение относится к областиисследования материалов при переменных нагрузках. Цель изобретения -повышение точности измерений эа счетустранения паразитных видов колебаний. Для этого используется колебательная система, состоящая из образца и двух инерционных грузов, связанных с возбудителями колебаний.Собственную частоту колебательнойсистемы изменяют, устанавливая возбудители на различных расстояниях отоси образца так, чтобы главная осьинерции каждой системы, состоящейиз инерционного груза и возбудителейпроходила через ее центр масс. 2 ил.1 13269Изобретение относится к исследованиям материалов при переменных нагрузках, а именно к способам определения характеристик демпфирующих свойств при различных частотах изгибных колебаний и может быть использовано в научно-исследовательских организациях и на предприятиях, за. - нимающихся определением характерис тик рассеяния энергии при колебаниях, вопросами рассеяния энергии в материалах с большой циклической вязкостью, например в пластмассах, вопросами рассеяния энергии при малых амплитудах ко лебаний и т,п.Цель изобретения - повышение точности за счет устранения паразитных видов колебаний.На фиг. 1 показана схема устрой ства для осуществления способа; на фиг. 2 - разрез груза в плоскости колебаний, совпадающей с осью образца, гле О, - центр масс инерционного груза, состоящего из инерционной 25 массы и массы установочных выступов, О - центр масс возбудителя, О - точка пересечения главной оси инерции груза с плоскостью колебаний; О - точка пересечения главной оси 30 4инерции возбудителя, перпендикулярной плоскости колебаний, с продольной осью возбудителя; О - точка пересечения главной оси инерции половины груза с плоскостью колебаний.Устройство содержит колебательную систему, образуемую исследУемым образцом 1, жестко закрепленным с двух концов в инерционных грузах, состоящих из массы 2 и жестко связан ных с ней установочных выступов 3, на которых установлены возбудители 4 колебаний с возможностью их перемещения и последующей фиксации с помощью крепежа 5. Возбудители 4 коле- а 5 баний могут быть электромагнитными (с выдвижными полюсными наконечниками) или других типов. С колебательной системой связана система регистрации параметров колебаний (не показана). Инерционные грузы подвешены на тонких стальных нитях 6 в узлах колебаний. Другие концы нитей прикреплены к опоре.Способ осуществляют следующим55 образом.Продольные оси возбудителей 4 ориентируют параллельно оси образца 1 и устанавливают возбудители, выдерживая какое-либо расстояние(фиг. 2) между их продольными осямии осью образца одинаковым для всехвозбудителей, при этом балансируютколебательную систему, перемещая возбудители колебаний вдоль оси образца до тех пор, пока главная ось инерции системы, состоящей из груза идвух возбудителей, перпендикулярнаяплоскости колебаний, не будет проходить через центр масс этой системы.Затем с помощью крепежа 5 жесткозакрепляют возбудители 4 на установочных выступах 3. Благодаря такойбалансировке, произведенной длядвух инерционных грузов, узлы колебаний практически совпадают с центрами масс соответствующих систем,каждая из которых состоит из инерционного груза и двух влзбудителей.При включении в противофазе возбудителей 4 колебаний, находящихся сразных сторон образца 1, инерционныегрузы 2 синхронно поворачиваются впротивоположных направлениях вокругузлов колебаний, что приводит к возникновению изгибных колебаний образца 1 в условиях чистого изгиба. Приэтом не возникают паразитные колебания из-за практического отсутствияцентробежных сил, возникающих припроворачивании инерционных грузов счастотой изгибных колебаний образца.Эти силы без указанной балансировкимогли бы быть различными по величинеили по фазе и вызывать первоначальное перемещение и подъем, центрамасс колебательной системы, а такжедальнейшую переориентацию этого перемещения (боковую ма.ятниковую раскачку колебательной системы в поле силтяжести относительно точек подвесана опоре), После регистрации параметров собственных изгибных колебаний -резонансных вынужденных или свободньгх затухающих определяют по их значениям характеристики демпфирующихсвойств материала образца, соответствующие данной частоте изгибных колебаний, например логарифмическийдекремент колебаний. Затем ослабляют крепеж 5, устанавливают возбудители 4 на другом расстоянии Ь от осиобразца, балансируют каждую систему,состоящуЬ из инерционного груза идвух возбудителей, жестко закрепляют возбудители, регистрируют новыепараметры собственных изгибных ко з132 лебаний, определяют соответствующие характеристики демпфирующих свойств материала на другой частоте колебаний и т,д.Рассмотрим конкретный случай балансировки для устройства (фиг. 1), с помощью которого осуществляют предлагаемый способ. В зависимости от выбранного расстояния Ь, показанного на фиг. 2, возбудителей колебаний от оси образца устанавливают расстояние й от центра масс О инерци 1онного груза до перпендикуляра, восстановленного к оси образца с центра О масс возбудителя по Формуле6954 инерционного груза и двух связанныхс ним возбудителей будет иметь значение 2 тв й15 10 Координату точки пересечения главной оси инерции данной системы с осью ОХ можно определить по формуле(1 пг+2 шб) (п с +2 тй у д 6 Ь)2 пп 1 Г(п-с) где Й - расстояние от центра массО инерционного груза доперпендикуляра, восстановленного к оси образца сцентра масс О возбудителя;ш - масса инерционного груза,состоящая из инерционноймассы 2 и массы двух установочных выступов 3;ш - масса одного возбудителя 4;о - расстояние от центра массО инерционного груза доего главной оси инерции О,перпендикулярной плоскостиколебаний;с - расстояние от продольнойоси образца к главной осиинерции О половины инерционного груза, находящейсяпо одну сторону от плоскости подвеса колебательнойсистемы;4 Ь - разность между величинойрасстояния от торца закрепляемой части возбудителя доцентра масс О возбудителяи величиной расстояния отэтого торца до главной осиинерции 04 возбудителя,перпендикулярной плоскостиколебаний;Ь - расстояние от продольнойоси возбудителя до оси образца.Если направить координатную ось ОХ с началом, например, в точке 01 вдоль оси образца, то координата центра масс системы, состоящей из В Формуле (2) и (3) обозначенияприняты такие же, как и в формуле(1). Путем подстановки в (2) и (3)выражения (1) и последующих алгебраических преобразований можно убедиться, что координаты центра масс хи точки пересечения главной оси 25 инерции, перпендикулярной плоскостиколебаний, с осью ОХ будут совпадать, т.е. х = х следовательнобудет достигнута балансировка системы.ЗО Таким образом, благодаря возможности изменять распределение масс всистеме, состоящей из инерционногогруза и двух возбудителей, по указанной зависимости (1) добиваютсяпри перемещениях возбудителей, чтобыглавная ось инерции этой системы,перпендикулярная плоскости колебаний,проходила через центр масс системы.При этом узлы колебаний практически 4 П будут совпадать с центрами масс рассмотренных систем, а, следовательно,будет исключаться разброс в величинах расстояний между узлом колебанийи центром масс каждой системы, Вслед ствие этого будут устраняться паразитные виды колебаний типа боковоймаятниковой раскачки колебательнойсистемы относительно точек ее подвеса на опоре. Паразитные виды колебаний приводят к получению эавьппенных значений декремента колебаний посравнению с действительными, поскольку часть запасенной энергии упругого изгиба образца при его колебаниях Расходуется на первоначальноеперемещение и подъем центра масс колебательной системы в поле сил тяжести, а также на дальнейшую переориентацию этого перемещения. Сведе26954 5 13 ние расстояний между узлами колебаний системы тел и их центрами масс к нулю автоматически устраняет возникновение неравных по величине или по фазе центробежных сил от провора-. чивания инерционных грузов вокруг узлов колебаний. Формула изобретения Способ определения характеристик демпфирующих свойств материалов при различных частотах иэгибных колебаний, заключающийся в том, что образец из испытуемого материала в виде стержня жестко закрепляют с двух концов в инерционных грузах, связывают инерционные грузы с возбудителями колебаний, подвеаивают полученную колебательную систему в узлах колебаний на нитях, возбуждают в ней резонансные изгибные колебания, изменяют собственную частоту колебательной системы, регистрируют на каждойчастоте, параметры собственных коле баний, по которым определяют характеристики демпфирующих свойств,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности за счет 1 Оустранения паразитных видов колебаний, собственную частоту колебательной системы изменяют путем установкивозбудителей симметрично на различных расстояниях от оси образца, 15колебательную систему балансируют1передвигая возбудители параллельнооси образца до совмещения центрамасс каждой системы, состоящей изинерционного груза и связанных с ним 20возбудителей, с главной осью инерцииэтой система, перпендикулярной плоскости колебаний.1326954 Составитель В.Крутин Техред И,Попович Редактор Ю,Середа Корректор Т.Колб Тираж 776 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5