CZ27685U1 - Zařízení pro měření statického chování viskoelastických těles - Google Patents
Zařízení pro měření statického chování viskoelastických těles Download PDFInfo
- Publication number
- CZ27685U1 CZ27685U1 CZ2013-28667U CZ201328667U CZ27685U1 CZ 27685 U1 CZ27685 U1 CZ 27685U1 CZ 201328667 U CZ201328667 U CZ 201328667U CZ 27685 U1 CZ27685 U1 CZ 27685U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- fixed frame
- measured
- fixing
- spring
- viscoelastic
- Prior art date
Links
- 230000003068 static effect Effects 0.000 title claims description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 6
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 6
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 3
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 241001631457 Cannula Species 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 230000009897 systematic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Description
Oblast techniky
Technické řešení se týká jednoduchého laboratorního zařízení pro měření zatěžovacích diagramů (strain-stress křivek) u relativně poddajných viskoelastických těles, zejména plastů, gumy, biologických struktur a textilu. Zařízení je určeno pro měření v oblasti namáhání obvykle se vyskytujících v běžném provozu a běžných fyziologických podmínkách.
Dosavadní stav techniky
Strain stress křivky se obvykle měří na tzv. trhacích strojích, určených pro průmyslové zkoušky (Ďoubal S. et al.: Viscoelasticity - teorie a měření, Karolinum, Praha 2011). Výsledkem měření na trhacích strojích jsou tzv. strain-stress křivky (pracovní diagramy), na jejichž základě se určují mimo jiné moduly pružnosti a významné body na pracovním diagramu, například mez pevnosti či tažnosti. Měření obvykle probíhají tak, že těleso je namáháno lineárně rostoucí silou a je snímána odpovídající deformace, případně se lineárně zvyšuje deformace a snímá se odpovídající síla. Výše uvedený způsob měření je u viskoelastických těles nevhodný. Je totiž spojen s obtížně odstranitelnou systematickou chybou, protože měřené viskoelastické těleso nemusí během měření dosahovat ustálených hodnot deformací či sil. Tento způsob je nutno považovat za dynamické měření a výsledkem jsou parametry dynamické chování měřeného tělesa. Často je však třeba získat informaci o statickém chování těles. U viskoelastických těles se statické a dynamické chování liší, v souvislosti s existencí viskózní složky chování. Trhací stroje také nejsou, vzhledem k robustnosti, technické náročnosti a ceně, obvykle vhodné pro měření malých a poddajných viskoelastických těles v laboratorních podmínkách.
Podstata technického řešení
Předmětem technického řešení je zařízení pro měření statického chování viskoelastických těles, obsahující pevný rám, kalibrovanou pružinu, prostředek pro fixaci měřeného viskoelastického tělesa k pevnému rámu, prostředek pro fixaci pružiny k pevnému rámu, prostředek k nastavování celkové délky sériové kombinace pružiny a měřeného tělesa.
Zařízení, které je předmětem tohoto technického řešení, využívá spojení kalibrované pružiny o přesně známé tuhosti s měřeným tělesem. Výpočty jsou založeny na faktu, že při „sériovém“ spojení tělesa a pružiny jsou síly působící v pružině a síly působící na měřené těleso shodné, díky tomu lze na základě znalosti tuhosti pružiny a znalosti celkové deformace systému pružinatěleso určit tuhost měřeného tělesa. Na základě geometrie tělesa lze následně určit i modul pružnosti tělesa. Měření jsou jednoduchá, přístroje jsou levné a dostatečně přesné.
S výhodou má pevný rám tvar v podstatě písmene U otočeného o 90° a prostředek pro fixaci pružiny je uspořádán v homí části pevného rámu.
V jednom výhodném provedení je prostředek pro fixaci měřeného viskoelastického tělesa k pevnému rámu uspořádán v dolní části pevného rámu, takže měřené těleso je po fixaci uspořádáno v podstatě vertikálně.
V dalším výhodném provedení je prostředek pro fixaci měřeného viskoelastického tělesa k pevnému rámu uspořádán ve střední části pevného rámu, takže měřené těleso je po fixaci uspořádáno v podstatě horizontálně.
Teorie principu činnosti zařízení
Při sériovém spojení těles (např. podle obr. 1) je deformující síla (F) v obou tělesech shodná.
Celková změna délky, tj. deformace (AZC) je dána součtem deformací pružiny (ΔΖΛ) a tělesa (ΔΖΓ).
- 1 CZ 27685 Ul
Á£c — fiLp + AAy. Pro tuhost pružiny (ΗΡ) platí:
H„ = (1)
ΔΕ, (2)
Pro tuhost tělesa (HT) platí:
HT =
Δ1Τ (3)
Pro tuhost celkovou tuhost sériové kombinace (Hc) platí:
F
Hc =
XLr (4)
Pro tuhost celkovou tuhost sériové kombinace plyne z předchozích vztahů:
H„HT
Hc = 1 p
Hp+HT (5) ío Výpočty
Během měření se pomocí snímače měří deformace tělesa (ΔΑ/). Současně se nastavuje celková deformace tělesa (AZC). Měření se provádí „bod po bodu“ pro vhodně zvolené hodnoty ALC. Dosazením hodnot AL7 a ALC do vztahů (1 až 5) software zařízení určí tuhost tělesa (7//-).
Podle geometrie tělesa lze určit i modul pružnosti tělesa. Například při měření pravidelné tyče o 15 délce D a ploše průřezu S tahu, lze určit Youngův modul E pružnosti podle vztahu:
E=HT^· (6)
Software
Vstupními daty pro software jsou:
Hodnoty celková deformace systému (A£f).
Hodnoty deformace vzorku (ΔΛΓ) digitalizované A/D převodníkem.
Tuhost pružiny (HP).
Údaje o geometrii vzorku.
Přehled vyobrazení
Obr. 1 ukazuje zařízení pro měření modulů pružnosti a tuhostí při namáhání v tahu podle pří25 kladu 1.
Obr. 2 ukazuje zařízení pro měření modulů pružnosti a tuhostí při namáhání v ohybu podle příkladu 2.
Obr. 3 je ilustrativní nákres pro výklad principu měření.
Obr. 4 je zatěžovací diagram technické gumy získaný měřením podle příkladu 3.
Příklady provedení
Příklad 1
Tento příklad ukazuje zařízení pro měření tuhostí při namáhání v tahu (Obr. 1).
-2CZ 27685 Ul
Zařízení obsahuje pevný rám li, kalibrovanou pružinu 12, prostředek 13 pro fixaci pružiny a prostředek 14 pro fixaci měřeného viskoelastického tělesa 15 k pevnému rámu 11. Fixační prostředek 13 je umístěn v homí části pevného rámu ϋ a obsahuje mikrometrický posuv dovolující nastavovat celkovou deformaci AZC, fixační prostředek 14 je umístěn ve spodní části pevného rámu Ji. Po upevnění měřeného viskoelastického tělesa 15 do fixačního prostředku 14 a po upevnění pružiny 12 do fixačního prostředku 13 se pomocí mikrometrického posunu postupně nastavuje celková deformace ALCPříklad 2
Tento příklad ukazuje zařízení pro měření tuhostí při namáhání v ohybu (Obr. 2).
Zařízení obsahuje pevný rám 21, kalibrovanou pružinu 22, prostředek 23 pro fixaci pružiny 22 k pevnému rámu 21 a prostředek 24 pro fixaci měřeného viskoelastického tělesa 25 k pevnému rámu 21. Fixační prostředek 23 je umístěn v homí části pevného rámu 21 a obsahuje mikrometrický posuv dovolující upravovat celkovou délku deformace, fixační prostředek 24 je umístěn ve střední části pevného rámu 21.
Příklad 3: Měření strain-stress křivky
Materiál měřeného vzorku: technická guma
Rozměry vzorku: 15 x 5 x 1 mm
Konstanta pružiny: 206 N/m.
Postup měření:
Vzorek byl měřen zařízením pro měření v tahu podle obr. 1. Mikrometrickým posunem byla zvyšována deformace v po 1 mm až do stavu, kdy délka vzorku při namáhání dosáhla 135 % původní délky.
Výsledkem měření je zatěžovací diagram (Obr. 4).
Průmyslová využitelnost
Předkládané technické řešení je využitelné například v gumárenském průmyslu a průmyslu plastů, v textilním průmyslu, potravinářství, na biomedicínských a biomechanických vědeckých a vývojových pracovištích.
Zařízení mohou sloužit ke kvantifikaci relací mezi namáháním a deformaci v ustálených stavech gumy, plastů, textilu, biologických struktur, náhradních a pomocných materiálů používaných medicíně (cévních náhrad, výztuží, kanyl apod.). Dále jsou přístroje na tomto principu použitelné pro kontrolu kvality výrobků a surovin. Pro hodnocení stability mechanických vlastností v průběhu času (stárnutí produktů) a stability při působení vnějších podmínek (teplota, vlhkost, vliv záření apod.).
Ve srovnání s trhacími stroji zařízení pracují v ustálených stavech deformací a namáhání (ve statickém režimu zatěžování), z hlediska výroby jsou levnější. Uživatelsky jsou jednodušší a následně vhodnější pro použití i v běžných laboratořích.
Claims (4)
- NÁROKY NA OCHRANU1. Zařízení pro měření statického chování viskoelastických těles, vyznačené tím, že obsahuje pevný rám (11,21), kalibrovanou pružinu (12, 22), prostředek (14, 24) pro fixaci měřeného viskoelastického tělesa (15, 25) k pevnému rámu (11, 21), prostředek (13, 23) pro fixaci-3 CZ 27685 Ul pružiny (12, 22) k pevnému rámu (11, 21), a prostředek k nastavování celkové délky sériové kombinace pružiny (12, 22) a měřeného tělesa (15, 25).
- 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že pevný rám (11, 21) má tvar v podstatě písmene U otočeného o 90° a prostředek (13, 23) pro fixaci pružiny (12, 22) je uspořádán v5 homí části pevného rámu (11,21).
- 3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačené tím, že je prostředek (14) pro fixaci měřeného viskoelastického tělesa (15) k pevnému rámu (11) uspořádán v dolní části pevného rámu (11), takže měřené těleso (15) je po fixaci uspořádáno v podstatě vertikálně.
- 4. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačené tím, že je prostředek (24) pro fixaci ío měřeného viskoelastického tělesa (25) k pevnému rámu (11) uspořádán ve střední části pevného rámu (11), takže měřené těleso (15) je po fixaci uspořádáno v podstatě horizontálně.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-28667U CZ27685U1 (cs) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | Zařízení pro měření statického chování viskoelastických těles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2013-28667U CZ27685U1 (cs) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | Zařízení pro měření statického chování viskoelastických těles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ27685U1 true CZ27685U1 (cs) | 2015-01-12 |
Family
ID=52339966
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2013-28667U CZ27685U1 (cs) | 2013-10-25 | 2013-10-25 | Zařízení pro měření statického chování viskoelastických těles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ27685U1 (cs) |
-
2013
- 2013-10-25 CZ CZ2013-28667U patent/CZ27685U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6504847B2 (ja) | 試料の測定データを決定する方法およびレオメータ | |
| EP2028472A2 (en) | Test management method for indentation tester and indentation tester | |
| Ajovalasit et al. | Local reinforcement effect of a strain gauge installation on low modulus materials | |
| CN106705926B (zh) | 基于简支纯弯梁的静态标准应变加载装置及方法 | |
| CN109196319B (zh) | 数字蠕变和漂移校正 | |
| CN107014330A (zh) | 一种直线位移计量标定仪 | |
| CZ27685U1 (cs) | Zařízení pro měření statického chování viskoelastických těles | |
| CN110196072B (zh) | 诊断装置 | |
| Chen et al. | A piezoelectric based sensor system designed for in vivo skin biomechanical measurements | |
| SE439838B (sv) | Sett och anordning vid metning av sma krafter och sma rorelser i en provningsmaskin avsedd for avsevert storre krafter och rorelser | |
| Castro-Martins et al. | Calibration and Modeling of the Semmes–Weinstein Monofilament for Diabetic Foot Management | |
| US3948091A (en) | Apparatus for determining the properties of metallic materials | |
| O'sullivan et al. | Elastomer rubbers as deflection elements in pressure sensors: investigation of properties using a custom designed programmable elastomer test rig | |
| Hunek et al. | Design and optimisation of NiTi pressure gauge | |
| CZ2013815A3 (cs) | Způsob a zařízení pro měření viskoelastických parametrů viskoelastických těles | |
| Hessling | Models of dynamic measurement error variations of material testing machines | |
| RU2564520C1 (ru) | Способ определения термомеханических характеристик полимерных композиционных материалов | |
| US6687624B2 (en) | Method and computer system for establishing a relationship between a stress and a strain | |
| CZ2007406A3 (cs) | Zpusob merení mechanických vlastností materiálu, kdy se zjištuje alespon jeden parametr charakterizující viskoelasticitu materiálu, a zarízení k provádení takového zpusobu | |
| DE102007017862A1 (de) | 6-Achsen Sensor zum ermitteln von Kräften und Momenten insbsondere in der Robotik | |
| Pontius et al. | Inherent problems in force measurement: Some results in the study of force sensor-machine interaction, hysteresis, thermoelastic effect and creep are discussed | |
| Baumgarten et al. | Parasitic loads in torque standard machines: a characterization, comparison, and evaluation | |
| Vilimek | Using a fiber Bragg grating sensor for tendon force measurements | |
| JP6600756B2 (ja) | 高荷重高分解能計装スピンドル又はロードセル | |
| Lemcherreq et al. | Fatigue of bond: Experimental investigation using pull-out tests with distributed fibre optical sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20150112 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20171025 |