NL7908675A

NL7908675A - Werkwijze en apparaat voor het bepalen van statische en dynamische materiaalkarakteristieken van een visko- -elastisch materiaal.

Info

Publication number: NL7908675A
Application number: NL7908675A
Authority: NL
Original assignee: Bergougnan Benelux
Priority date: 1979-11-30
Filing date: 1979-11-30
Publication date: 1981-07-01
Also published as: DE3044430A1; GB2067769A; US4383450A; GB2067769B; IT1129377B; FR2473714B1; JPS56128442A; FR2473714A1; BE885990A; DE3044430C2; IT8068809A0

Description

* i * /

Werkwijze en apparaat voor het bepalen van statische en dynamische materiaalkarakteristieken van een visko-elastisch materiaal.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bepalen van statische en dynamische materiaalkarakteristieken, meer bepaald de elasticiteitsmodulus E’ en de verliesmodulus E", van een visko-elastisch materiaal, waarvan de relaxatiemodulus E(t) vol-5 doet aan de vergelijking E(t) = A + Bt α met E(t) de relaxatiemodulus, A, B en a konstanten en t de tijd in seconden, in functie van de frekwentie waaraan het materiaal onderworpen wordt.

Onder visko-elastische materialen verstaat men onder andere thermohardende rubbers, mengsels van rubber en vulstof, plas-10 tics, thermoplastische rubber en dergelijke.

De kennis van de dynamische materiaalkarakteristieken is onder andere nodig bij de dimensionering van rubber elementen met digitale computerprogramma’s voor het gebruik in de ondersteuning van machines en gebouwen, het ophangen van motoren, het bevestigen van 15 schokbrekers enz.

Bij de tot nu toe bekende klassieke methodes voor het bepalen van deze materiaalkarakteristieken wordt meestal gebruik gemaakt van zware en dure machines met hydraulische en meschaniscHe ' excitaties die grote krachten moeten genereren.

20 De volgens deze methodes gemeten materiaalkarakte ristieken zijn afhankelijk van de afmetingen van het gebruikte testmonster en van de vervormings voorwaar den.

Het aldus verkregen resultaat geeft geen zuivere mater iaalkarakteris tiek.

25 Bovendien moet men, om de frekwentieafhankelijkeheid van de materiaalkarakteristieken te verkrijgen, theoretisch metingen uitvoeren bij alle frekwenties, wat doorgaans onmogelijk is.

7908675 .* *

V

2

Tenslotte kunnen de volgens de klassieke methodes gemeten karakteristieken niet rechtstreeks gebruikt worden voor digitale berekeningsmethodes voor andere vervormingsniveaus.

De uitvinding heeft hoofdzakelijk tot doel deze ver-5 schillende nadelen te verhelpen en eenwerkwijze voor te stellen die toelaat een zuivere materiaalkarakteristiek vast te leggen die onafhankelijk is van de vormen, afmetingen en toegepaste vervorming en die bovendien onmiddellijk de frekwentie-afhankelijkheid aangeeft van de materiaalkarakteristieken.

10 Tot dit doel onderwerpt menhet materiaal, waarvan genoemde karakteristieken dienen bepaald te worden door middel van een kracht F aan een konstante, vooraf bepaalde vervorming, en houdt men deze vervorming gedurende minstens 10 seconden en bij voorkeur minstens 15 seconden aan, waarbij deze kracht F als functie van 15 de tijd opgemeten wordt zowel tijdens het aanbrengen van de vervorming als tijdens het aanhouden ervan, en bepaalt men genoemde materiaalkarakteristieken op basis van volgende formules: E(t) = fAjCa), F2(b), F(t)_7 (I) met a = indrukdiepte; 20 b = afmeting en vorm van indruklichaam of sectie van proefmonster E (t) = A + B t““ (II) Ε*(ω) - Ε*(ω) + j Ε”(ω) (III) met ω = 2 irf waarin f de frekwentie is; ET ( ) i α B Γ(1 - “ ) Γ (|) + A (IV) 25 2 Γ (1 + a) 2 a B ωα (1 - a) (1 + a) E" <“>'= ΓΠΓΠό" r —2— r—2— (v> waarin Γ de gammafunctie is.

30 Doelmatig brengt men genoemde vervorming op het ma teriaal aan in minder dan 0,5 seconden.

In een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding brengt men de vervorming aan door middel van een bolvormig indruklichaam met bij voorkeur een diameter tussen 0,5 en3 mm en wel over 35 een diepte die ten hoogste gelijk is aan de straal van dit lichaam.

7908675 « 4 3

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een apparaat voor het experimenteel bepalen van statische en dynamische mater iaalkarakteristieken volgens deze werkwijze.

Dit apparaat wordt gekenmerkt door-dat het een druk-5 lichaam vertoont dat samen met een krachtopnemer bevestigd is op een over een bepaalde konstante afstand verplaatsbaar onderdeel welke krachtopnemer de op het druklichaam volgens de verplaatsingsrichting van het onderdeel uitgeoefende kracht meet als functie van de tijd.

In een meer specifieke uitvoeringsvorm van de uitvin-10 ding is het onderdeel gevormd uit een stang die verschuifbaar gemonteerd is in een vaste geleiding en op haar tegenover het indruk-lichaam gelegen uiteinde een stuitorgaan vertoont dat samenwerkt enerzijds met een tussen de geleiding en het stuitorgaan voorzien elastisch orgaan en anderzijds met een nok die om een nagenoeg lood-15 recht op de as van de stang gelegen roteringsas draaibaar is met een excentriciteit die overeenstemt met nagenoeg de helft van genoemde konstante verplaatsingsafstand van de stang en aldus deze stang samen met het indruklichaam vanuit een ruststand in de zitting van een proefmonster tot in een indrukstand kan brengen, waarbij in deze 20 indrukstand het stuitorgaan door de nok tegen de geleiding gedrukt wordt zodanig dat in deze stand een dynamisch stijve verbinding verwezenlijkt wordt tussen de stang, het indruklichaam en het frame van het apparaat, en waarbij detectiemiddelen voorzien zijn voor het inschakelen van de krachtopnemer op het ogenblik dat de stang in de 25 zin van het proefmonster verplaatst wordt naar genoemde indrukstand.

Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving van een bijzondere uitvoeringsvorm van de werkwijze en vaneen apparaat volgens de uitvinding; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en be-30 perkt de uitvinding niet; de in de beschrijving gebruikte verwij-zingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde tekeningen.

Figuur 1 is een grafische voorstelling van de indruk-kingskracht op het testmonster in functie van de tijd.

Figuur 2 is een schematische voorstelling, in verti-35 kale doorsnede, van een specifieke uitvoeringsvorm van het apparaat 79 0 8 67 5 4' '* % » 4 volgens de uitvinding.

Figuur 3 is een blokschema van het electronisch gedeelte van het apparaat volgens figuur 2.

Figuur 4 is een schematische voorstelling van een 5 trillingssysteem waarop ck uitvinding toegepast werd.

Figuur 5 is een grafische voorstelling van de trans-ferfunctie van het trillingssysteem volgens figuur 4.

Figuur 6 is een schematisch vooraanzicht van een andere specifieke uitvoeringsvorm van het apparaat volgens de uitvin-10 ding.

In de verschillende figuren hebben dezelfde ver-wijzingscijfers betrekking op dezelfde of analoge elementen.

De belangrijkste materiaalkarakteristieken die volgens de werkwijze van de uitvinding bepaald worden kunnen als volgt 15 gedefinieerd worden.

Nemen wij aan dat bij een periodieke vervorming van een rubberelement met lengte I naar een lengte 1 een kracht F optreedt.

Deze kracht F is samengesteld uit volgende twee com- 20 ponenten:

X

F' : in fase met de vervorming γ ; o F" : 90° naijlend in de tijd t.o.v. de vervorming γ ; o _! = wordt de vervorming (ε) genoemd; 25 x o

Sq = dè doorsnede van het rubberelement voor vervorming; S = de doorsnede van het rubberelement na vervorming.

Hieruit kunnen twee moduli worden bepaald: F* 30 de elasticiteitsmodulus E' = —5· en pit de verliesmodulus E" =

Voor het meten van deze elasticiteitsmodulus en ver-liesmodulus wordt volgens de uitvinding als volgt te werk gegaan:

Het materiaal waarvan genoemde karakteristieken die-35 nen bepaald te worden, onderwerpt men aan een konstante vooraf be- 7908675 5 paalde vervorming die bij voorkeur zodanig is dat de globale verandering van de doorsnede van het vervormde materiaal loodrecht op de richting van de toegepaste kracht F te verwaarlozen is.

Doelmatig past men genoemde kracht F slechts op een 5 gedeelte van een bepaalde zijde van het materiaal toe, bijvoorbeeld onder vorm van een puntlast, en dit zodanig dat de globale vervorming van het materiaal te verwaarlozen is.

Meestal bedraagt de indringingsdiepte in het materiaal ten hoogste 10% van de dikte van het testmonster.

10 Nochtans kan het in sommige gevallen gewenst zijn grotere vervormingen toe te passen. In dit geval dient men in de formules rekening te houden met bepaalde experimenteel vast te leggen correcties, die dus rekening houden met de aard van de aldus ontstane globale vervormingen.

15 Dit kan bijvoorbeeld nuttig zijn indien de toegepaste vervorming over praktisch een volledige zijde van het testmonster door middel van drukplaten uitgevoerd wordt.

Verder houdt men deze vervorming minstens 10 seconden en bij voorkeur minstens 15 seconden aan en men meet tegelijkertijd 20 de kracht F als functie van de tijd, zowel tijdens het aanbrengen van de vervorming als tijdens het aanhouden van de vervorming.

De aldus opgemeten gegevens laten toe op basis van de hierna opgegeven formules zowel de elasticiteitsmodulus als de verliesmodulus te berekenen als functie van de frekwentie waaraan de 25 materialen onderworpen worden.

Inderdaad wordt door de volgens de werkwijze uitgevoerde' metingen de curve volgens figuur 1 bepaald en deze stemt dus overeen met de functie F(t) van de vergelijking ( I); aangezien a en b gegeven parameters zijn kan aldus in deze vergelijking E(t) bepaald 30 worden.

Door iteratie worden vervolgens de constanten A, B en α van de vergelijking (II) bepaald.

Daarna kunnen op basis van de formules (IV) en (V), rekening houdend met de gevonden waarden voor A, B en a, de elastici-35 teitsmodulus en de verliesmodulus als functie van de frekwentie be- 7908675 * ·* 6 rekend worden, wat dus door toepassing van formule (III) E* geeft.

Ten einde de invloed van de krachtopbouw op de berekeningen tot een minimum terug te brengen wordt bij voorkeur de genoemde vervorming op het materiaal in minder dan 0,5 seconden en 5 zelfs in minder dan 0,1 seconden tot stand gebracht.

Ook wordt er de voorkeur aan gegeven een bolvormig indruklichaam te gebruiken voor het aanbrengen van de vervorming met bij voorkeur een diameter begrepen tussen 0,5 en 3 mm. De in-dringingsdiepte in het testmonster is dan maximaal gelijk aan de 10 straal van het bolvormig lichaam.

Het testmonster kan van willekeurige vorm zijn maar voldoet bij voorkeur aanvolgende eisen: - de boven- en onderzijden van het monster zijn vlak en evenwijdig aan elkaar; 15 - de verhouding van de dikte van het monster tot de diameter van het indruklichaam is tenminste gelijk aan 5; - de verhouding van de kleinste afstand van de rand van het monster tot het indruklichaam en de diameter van het indruklichaam is tenminste gelijk aan 4.

20 De meetmethode volgens de uitvinding werd intensief gecontroleerd voor bolvormige indruklichaam met diameters die vallen binnen bovenvermelde grenzen en op rubbers met volgende moduli: 12 N/mm^ >E' >0,2 N/mm^ 25 5 N/mm^ >E" >0,1 N/mm^

Zoals blijkt uit hierboven opgegeven berekeningen, is de methode volgens de uitvinding in principe toepasbaar op alle visko-elatische materialen waarvan de relaxatiemodulus E(t) voldoet aan de vergelijking (II) voorzover de aangebrachte vervorming, zowel 30 in het indruklichaam als in het te onderzoeken materiaal, elastisch blijft. De vervorming behoeft niet noodzakelijk met een bol tot stand te komen maar kan ook plaatsvinden door uitrekking of zeer geringe samendrukking van cilindrische monsters; in dit geval moet nochtans de wet van Hooke worden toegepast.

35 Thermohardende rubbers of rubbermengsels op basis 7908675 7 van zowel natuurrubber als synthetische rubber, bijvoorbeeld styreen-butadieen rubbers, polychloropreen, nitriel, ethyleenpropyleen, butyl, thermoplastische rubbers, gewone plastics, zoals bijvoorbeeld polyethyleen, polypropyleen, polyurethaan, ABS, polyester,epoxyharsen, 5 enz. komen hiervoor in aanmerking.

Algemeen kan men stellendat bij aanpassing van de werkwijze volgens de uitvinding, de hierboven bepaalde karakteristieken kunnen worden gemeten van ieder materiaal waarvan de elasti- 2 2 citeitsmodulus ligt tussen 1000 N/mm en 0,2 N/mm .

10 In figuur 2 wordt een bijzondere uitvoeringsvorm van een apparaat volgens de uitvinding voor het toepassen van de hierboven beschreven meetmethode voorgesteld. Dit apparaat bestaat uit een frame 1 dat dynamisch zeer stijf is enmet een eigenfrekwentie groter dan 2000 Hz, zodanig dat eigentrillingen van het frame geen 15 invloed hebben op de meting.

Verder vertoont het eenbolvormig indruklichaam met een diameter begrepen tussen 0,5 en 3 mm, dat aangeduid wordt door referentiecijfer 2 en vastgeschroefd is in eenelectrische kracht-opnemer 3 omgeven door een isolatie 4 tegen temperatuurvariaties 20 en electrische ruis.

Deze krachtopnemer 3 is op zijn beurt vast gemonteerd op het vrije uiteinde van een volgens haar as over een bepaalde konstante afstand verplaatsbare holle stang 5.

„ De verplaatsingsafstand van de stang 5 volgens haar 25 as is ten hoogste gelijk aan de straal van het bolvormig indruk-lichaam 2. *

De krachtopnemer 3 bevat bij voorkeur een piëzo-electrisch element.

De holle stang 5 is verschuifbaar gemonteerd in een 30 vaste kokervormige geleiding 6 en vertoont op haar tegenover het in-druklichaam 2 gelegen uiteinde een stuitorgaan 7 dat door middel van een bout 8 is vastgeschroefd op de stang 5. Tussen dit stuitorgaan 7 en het overeenstemmende uiteinde van de geleiding 6 is een schroefvormige veer 13 coaxiaal met de stang geplaatst, terwijl een 35 nok 9 die om een nagenoeg loodrecht op de as 10 van de stang 5 ge- 79 0 8 6 7 5 ♦ 1 l 8 legen roteringsas 11 draaibaar is, door tussenkomst van een kogellager 12 inwerkt op de van de veer 13 afgekeerde zijde van het stuit-orgaan 7. De excentriciteit van de nok 9 of het kogellager 12 is gelijk aan de helft van de genoemde voorafbepaalde verplaatsingsafstand 5 van de stang 5. Deze nok 9 is bevestigd op een spil 14 die coaxiaal is met de roteringsas 11 waarop weer een handel 15 is bevestigd.

Aldus kan men door de handel 15 over een hoek van 180° te verdraaien de stang 5, en bijgevolg het indruklichaam 2, vanaf een ruststand verplaatsen in de richting van een proefmonster 10 16 dat zich onder het indruklichaam 2 op een in hoogte instelbare tafel 17 bevindt en daarbij brengen tot in een stand waarbij het lichaam 2 in het monster 16 gedrukt wordt.

In deze indrukstand bevindt zich het stuitorgaan 7 tegen de geleiding 6 zodanig dat de veer 13 is uitgeschakeld en een 15 dynamisch stijve verbinding is verwezenlijkt tussen de stang 5, het indruklichaam 2 en het frame 1 van het apparaat.

1 1 v « * 9

Verder vertoont het apparaat nog detectiemiddelen, meer bepaald twee fotocellen 18 en 19 waartegenover zich een ten opzichte van de nok 9 vastbevestigde onderbreker 20 verplaatst, welke detectiemiddelen de krachtopnemer 3 in schakelen op het ogenblik dat de stang 5 5 in de richting van het proefmonster 16 is verplaatst tot in de ge noemde indrukstand.

De detectiemiddelen en de krachtopnemer zijn verbonden met een electronische schakeling, die schematisch in figuur 3 is voorgesteld. Deze electronische schakeling zet het door de krachtopnemer 10 gemeten analoge krachtsignaal, zoals is voorgesteld in figuur 1, in digitale vorm om en brengt deze digitale informatie over naar het geheugen van een niet getekende computer.

De electronische schakeling omvat hoofdzakelijk een door een klok 21 van 10 MHz gestuurde generator 22 van pulstreinen 15 welke pulsgenerator is verbonden met de fotocel 18 die het start-signaal kan geven. De verbinding tussen deze laatste en de generator wordt aangeduid door de lijn 34. De generator is eveneens verbonden met een nulinstellingscontrole 23, zoals aangeduid door lijn 35.

20 De generator 22 is verder gekoppeld aan een frekwentie- deler met decodering 24.

Zoals voorgesteld is in figuur I worden op een eerste tijdstip 64 pulsen met periode 0,1 s, op een tweede tijdstip 64 pulsen met periode 0,02 s, op een derde tijdstip 64 pulsen met periode 25 0,04 s en tenslotte op een vierde tijdstip 64 pulsen met een periode van 0,160 s gegenereerd.

Deze tijdstippen zijn schematisch in figuur 3 voorgesteld en zijn aangeduid door referentiecijfer 25.

Door een synchronisator 26 wordt bij elke stijgende 30 pulsflank Fj, F^...(zie figuur 1) een bevel gegeven aan een analoog-digitaal omzetter 27.

Het analoge krachtsignaal F wordt vanaf de krachtopnemer 3 via een ladingsversterker 28 aan de ingang van de analoog-digitaal omzetter 27 overgebracht, waarin een omvorming in digitale 35 signalen plaats heeft. De verbinding tussen de krachtopnemer en de 7908675 *· ~ 10 ladingsversterker 28 wordt voorgesteld door lijn 33. Deze signalen worden dan opgeslagen in een buffer 29 ("latch").

De ladingsversterker 28 wordt verder nog gestuurd door de tweede fotocel 19, welke bij het in de indrukstand brengen van de 5 handel 15, de ladingsversterker in zijn beginstand brengt. Dit is aangeduid door de schematisch voorgestelde verbinding 32.

Vervolgens wordt een puls gegenereerd ("flag") zoals aangeduid door pijl 30, die de computer toestaat de digitale informatie uit de buffer in het niet getekende geheugen op te 10 nemen.

Aldus worden in totaal 256 meetpunten van de kracht F, gespreid over een totale meettijd van 16 seconden, in het geheugen van een door een pijl 31 aangeduide computer onthouden.

De tijdstippen overeenstemmend met deze meetpunten worden berekend 15 uit de periodes van de klokpulsen.

Het gebruik van het aldus beschreven en in figuur 2 voorgesteld apparaat geschiedt als volgt:

Een testmonster 16, waarvan E' en E" moduli dienen bepaald te worden en dat bij voorkeur aan de hierboven beschreven 20 eisen voldoet, wordt geplaatst op de tafel 17.

Vervolgens wordt deze tafel in hoogte zodanig ingesteld dat het bovenvlak van het testmonster juist in aanraking komt met het indruklichaam 2 dat zich in ruststand bevindt, dat wil zeggen in zijn bovenste stand.

25 Daarna wordt de handel 15 snel, bij voorkeur binnen een tijd in de orde van grootte van 0,02 tot 0,08 s, over een hoek' van 180 gedraaid tot in de indrukstand, waarbij het lichaam 2 tot op een vooraf bepaalde diepte in het monster 16 dringt. Door het omleggen van de handel 15 ontstaan twee electrische pulsen 30 in de fotocellen 18 en 19. Deze pulsen worden gebruikt om de puls-trein generator en de ladingsversterker in de electronische schakeling te besturen, waardoor de ontstane in de tijd veranderende door het indruklichaam 2 op het monster uitgeoefende puntbelasting onmiddellijk geregistreerd wordt, zoals grafisch in figuur 1 is 35 voorgesteld.

7 9 0 «5 7 ; 11

Deze geregistreerde gegevens laten dan toe door de hierboven beschreven specifieke berekeningsmethode de E' en E" moduli, alsmede de relaxatiemodulus E, dat wil zeggen de verhouding van de tijdsafhankelijke spanning tot de konstant aangelegde 5 genoemde indrukking, te bepalen.

De werkwijze volgens de uitvinding onderscheidt zich van de meest bekende werkwijzen voor het bepalen van de E' en E" moduli door dat door één enkele meting onmiddellijk deze moduli als functie van de frekwentie bepaald kunnen worden en dit onaf-10 hankelijk van de vorm en afmetingen van het desbetreffende visko-elastisch materiaal.

In de werkwijze volgens de uitvinding wordt een veranderlijke kracht bij een toegepaste vooraf bepaalde constante vervorming gemeten. Het is dan ook van zeer groot belang dat het 15 hiervoor gebruikte apparaat een stijf geheel vormt op het ogenblik dat de indrukking plaatsvindt, en dat, bij voorkeur op het einde van de indrukking een aanslag is voorzien om deze stijve mechanische verbinding te verwezenlijken. Dit is nodig om trillingen van het indruklichaam ten opzichte van het te meten materiaal 20 te vermijden.

Hierna volgt een praktisch voorbeeld van een specifieke toepassing van de werkwijze en van het apparaat volgens de uitvinding dat geïllustreerd wordt door de figuren 4 en 5.

Het betreft de bepaling van de vereiste elastici-25 teitsmodulus ET en verliesmodulus E” van vier rubber isolatoren 39 met vooraf gegeven afmetingen die gebruikt dienen te· worden t om de overdracht van de trillingen van een electro-motor 36 naar zijn omgeving, meer bepaald de grond 37, te verminderen. Deze motor steunde op een betonmassa 38. De draaifrekwentie van deze motor be-30 droeg f = 20 Hz, terwijl het totale gewicht van de betonmassa en de motor 1 ton was. Voorgeschreven was dat de betonmassa zijdelings diende gesteund te worden door deze rubberen isolatoren 39 met vooraf gegeven afmetingen.

Er werd gevraagd de dynamische krachten die opge-35 wekt werden door de motor, te reduceren met een factor 3. Bij het 7 Q Π q £: t ï i 9 t* w ^ 12 aanlopen van de motor zou de draaifrekwentie dus stijgen van 0 tot 20 Hz.

Ten einde opslingeringen van de dynamische kracht te beperken, werd een dempingsverhouding vooropgesteld die minimaal 5 0,1 moest bedragen.

De transfer-functie van het in figuur 4 schematisch voorgesteld trillingssysteem, dat is de verhouding van de dynamische kracht opgewekt door de motor 36 tot de dynamische kracht op de fundering of grond 37, is afgeheeld in figuur 5.

10 Om de hierboven vooropgestelde reductiefactor 3 te verkrijgen werd de eigenfrekwentie f van het systeem motor-massa-demper rond 10 Hz gesitueerd.

De gegeven afmetingen van de rubberblokken bedroegen 200 x 200 x 60 mm.

15 Uitgaande van deze gegevens werden de vereiste elasti- citeitsmodulus E’ en verliesmodulus E" berekend op basis van volgende formules: fr uia\l — m = 1000 kg m f = 10 Hz r 20 k^ = dynamische stijfheid rubberblokken bij 10 Hz ζ - 0,1 -

Ckrit C = dempingskonstante van de rubberelementen - Scrit- 2 25 k, = G’j en C.u = G''^ E' = 2(1 + V)G? » E" - 2(1 + V)G" met G’ en G" = de overeenkomstige glijdingsmoduli;" ω = 2 ττί (f = frekwentie) 30 A = initieel oppervlak van de rubberblokken (200 x 200 mm) h = initiële hoogte van de rubberblokken (60 mm) V = 0,5 (coëfficiënt van Poisson).

Door het oplossen van deze verschillende vergelijkingen werden volgende eisen afgeleid waaraan het recept van het 7908675 13 rubber van de blokken 39 moet voldoen.

Deze eisen kunnen als volgt geformuleerd worden: E’ (10 Hz) = 4,44 N/mm2 E" (10 Hz) ^-0,9 N/mm2 5 Door middel van het in figuur 2 voorgesteld apparaat werden een reeks proeven uitgevoerd op rubberelementen die bereid werden volgens verschillende recepten. Hierbij werd een rubber verkregen met de volgende eigenschappen: E’ =4,55 N/mm2 10 E" = 1,1 N/mm2

Uit dit rubber werden vervolgens blokken met de hierboven gegeven afmetingen gevormd en deze werden aangebracht zoals voorgesteld werd in figuur 4.

De gemeten reductiefactor bedroef 0,29, wat dus prak-15 tisch overeenstemde met de vooropgestelde waarde..

Deze praktische resultaten bewijzen dat de aldus berekende en met het apparaat volgens de uitvinding nagemeten rubber-samenstelling beantwoordt aan de op dynamisch gebied gestelde eisen.

20 In figuur 6 is een andere, eveneens belangrijke uit voeringsvorm van het apparaat volgens de uitvinding voorgesteld die vooral geschikt is om proeven uit te voeren op karkassen van autobuitenbanden.

Het specifieke van deze uitvoeringsvorm is dat de 25 ruimte tussen de tafel 17 en het indruklichaam 2, waar het te testen materiaal dient geplaatst te worden, zo goed mogelijk toe·? * gankelijk is, nagenoeg onafhankelijk van de grootte en vorm van het restmonster. In dit geval kan het testmonster 16 dus het afgewerkt produkt zijn, meer bepaald een buitenband.

30 Bij testen op autobanden kan het gewenst zijn ge bruik te maken van een bolvormig indruklichaam 2 met een diameter begrepen tussen 0,5 en 10 mm, dat inwerkt op de buitenzijde van de band.

De konstante indrukdiepte kan dan variëren van 1 tot 35 10 % van de dikte van het karkas ter hoogte van het loopvlak van 7908675 \ 14 de band.

In deze uitvoeringsvorm is het indruklichaam 2 gemonteerd op het vrije uiteinde van een arm 40 die een nagenoeg stijf geheel vormt met een vooruitstekend onderstel 41 waarop de ta-5 fel 17 onder het indruklichaam instelbaar gemonteerd is.

Ten einde de banden 16 in het apparaat te kunnen plaatsen, zoals voorgesteld werd in figuur 6, is de tafel uit-zwenkbaar vanaf een vertikale stand tot in een nagenoeg horizontale stand rond een spil 42, zoals aangeduid is met de pijl 43.

10 Dit apparaat kan bij voorbeeld op het einde van een productieketen worden opgesteld en staat toe om door een eenvoudige drukproef op een zeer nauwkeurige en betrouwbare wijze na te gaan of de banden met de geschikte rubbersamenstelling vervaardigd werden, of de hechting tussen de staaldraad en het rubber 15 geen fouten vertoont en of de vulcanisatiegraad van het geheel voldoende is.

De uitvinding is natuulijk geenszins beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvormen van de werkwijze en het apparaat volgens de uitvinding.

20 Het mechanisme om de vervorming aan te brengen kan ge automatiseerd worden bij voorbeeld met perslucht, electromagne-tisch (dompelmagneet) of mechanisch (met veer).

Verder kan ook gebruik gemaakt worden van rek-strookjes in plaats van een piëzo-electrisch element voor het 25 meten van de op het testmonster uitgeoefend kracht, vooral indien relatief grote vervormingen teweeg gebracht worden.

t 7908675

Claims

1. Werkwijze voor het bepalen van statische en dynamische materiaalkrakteristieken, meer bepaald de elasticiteits-modulus E’ en de verliesmodulus E", van een visko-elastisch materiaal, waarvan de relaxatiemodulus E(t) voldoet aan de vergelijking E(t) = -a

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men een vervorming teweeg brengt die zodanig is dat de globale verandering van de doorsnede van het vervormde materiaal, die nage- 30 noeg loodrecht staat op de richting van de aangewende kracht F, te verwaarlozen is.

3. Werkwijze volgens één van de vorige conclusies, met het kenmerk, dat men de kracht F slechts op een gedeelte van een 7908675 35 bepaalde zijde van het materiaal toepast en dit zodanig dat de globale vervorming van het materiaal te verwaarlozen is.

4. Werkwijze volgens de vorige conclusie, met het kenmerk, dat men de kracht F in de vorm van een nagenoeg puntvormige 5 last aanwendt.

5. Werkwijze volgens ëën ^an de vorige conclusies, met het kenmerk, dat men genoemde vervorming op het materiaal in minder dan 0,5 seconden aanbrengt.

5 A + Bt met E(t) de relaxatiemodulus, A, B en α konstanten en t de tijd in seconden, als functie van de frekwentie waaraan het materiaal wordt onderworpen, met het kenmerk, dat men het materiaal, waarvan genoemde karakteristieken dienen bepaald te worden, door middel van een kracht F aan een konstante voorafbepaalde vervorming onderwerpt 10 en men deze vervorming gedurende minstens 10 seconden en bij voorkeur minstens 15 seconden aanhoudt, waarbij deze kracht F als functie van de tijd wordt opgemeten, zowel tijdens het aanbrengen van de vervorming als tijdens het aanhouden ervan, en men genoemde materiaal-karakteristieken bepaalt op basis van volgende formules:

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, 10 dat men genoemde vervorming op het materiaal in minder dan 0,1 seconden aanbrengt.

7. Werkwijze volgens ëën van de conclusies 3 tot 6, met het kenmerk, dat men de vervorming bij middel van een bolvormig indruklichaam aanbrengt over een diepte die ten hoogste gelijk is 15 aan de straal van dit lichaam.

8. Werkwijze volgens de vorige conclusie, met het kenmerk, dat men gebruik maakt van een bolvormig indruklichaam met een diameter begrepen tussen 0,5 en 10 mm, bij voorkeur tussen 0,5 en 3 mm.

9. Werkwijze volgens ëën van de conclusies 7 of 8, met het kenmerk, dat gebruik wordt gemaakt van een proefmonster van het materiaal waarvan de dikte minstens gelijk is aan vijf maal de diameter van het bovlormig indruklichaam.

10. Werkwijze volgens ëën van de conclusies 7 tot 9, 25 met het kenmerk, dat gebruik wordt gemaakt van een testmonster waarvan de afmetingen zodanig zijn dat de verhouding van de kleinste afstand .van de rand van het monster tot het indruklichaam en de dia- i meter van dit laatste minimaal vier bedraagt.

11. Werkwijze volgens ëën van de vorige conclusies, 30 met het kenmerk, dat men gebruik maakt van een autobuitenband als testmonster.

12. Apparaat voor het experimenteel bepalen van statische en dynamische materiaalkarakteristieken volgens de werkwijze die beschreven werd in ëën van de vorige conclusies, met het kenmerk, 35 dat het een druklichaam vertoont dat samen met een krachtopnemer vast 7908675 \ is bevestigd op een over een bepaalde constante afstand verplaatsbaar onderdeel, welke krachtopnemer de op het druklichaam volgens de ver-plaatsingsrichting van dit onderdeel uitgeoefende kracht meet als functie van de tijd.

13. Apparaat volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat het druklichaam een indruklichaam is dat over een bepaalde diepte in het materiaal kan dringen.

14. Apparaat volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het indruklichaam bolvormig is.

15. Apparaat volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de diameter van het bolvormig indruklichaam begrepen is tussen 0,5 en 3 mm.

15 E(t) = f/~Fj(a), F2(b), F(t)_7 (I) met a = indrukdiepte; b = afmeting en vorm van indruklichaam of doorsnede van het proefmonster E(t) =A + Bt'“ (II)

16. Apparaat volgens een van de conclusies 14 of 15, met het kenmerk, dat de verplaatsingsafstand van het genoemd on- 15 derdeel volgens bovenvermelde richting ten hoogste gelijk is aan de straal van het bolvormig indruklichaam.

17. Apparaat volgens één van de conclusies 12 tot 16, met het kenmerk, dat een electrische krachtopnemer vast is bevestigd op genoemd verplaatsbaar onderdeel.

18. Apparaat volgens eén van de conclusies 12 tot 17, met het kenmerk, dat de krachtopnemer een tegen temperatuursvariatie geïsoleerd piëzo-electrisch element bevat.

19. Apparaat volgens één van de conclusies 13 tot 18, met het kenmerk, dat genoemd onderdeel gevormd is uit een stang die 25 verschuifbaar gemonteerd is in een vaste geleiding en op haar van het indruklichaam afgekeerde uiteinde een stuitorgaan vertoont dat samen-werkt enerzijds met een tussen de geleiding en het stuitorgaan voorzien elastisch orgaan en anderzijds met een nok die om een nagenoeg loodrecht op de as van de stang gelegen roteringsas draaibaar is en 30 aldus deze, samen met het indruklichaa, vanuit een ruststand in de richting van een proefmonster in een indrukstand kan brengen, waarbij in deze indrukstand het stuitorgaan door de nok tegen de geleiding wordt gedrukt zodanig dat in deze stand een dynamisch stijve verbinding verwezenlijkt wordt tussen de stang, het indruklichaam en het 35 frame van het apparaat, en waarbij detectiemiddelen voorzien zijn 7908675 voor het inschakelen van de krachtopnemer op het ogenblik dat de stang in de richting van het proefmonster wordt verplaatst naar genoemde indrukstand.

20. Apparaat volgens conclusie 19, met het kenmerk, 5 dat de detectiemiddelen tenminste een fotocel met een daar tegenover verplaatsbare onderbreker bevatten welke onderbreker vast is bevestigd ten opzichte van de nok.

20 E* (ω) = Er (ω) + j E" (ω) (III) met ω= 2 trf, waarin f de frekwentie is; E' “TTTTrW r (1 ΓΦ + A (IT) E" (ω) * 2Γ B(1 +a 7 Γ (1"a) Γ ‘ ' 00 25 2 2 waarin Γ de gammafunctie is.

21. Apparaat volgens één van de conclusies 19 of 20, met het kenmerk, dat de detectiemiddelen en de krachtopnemer ver- 10 bonden zijn met een electronische schakeling die het door de krachtopnemer gemeten analoge krachtsignaal in digitale vorm omzet en de digitale informatie naar het geheugen van een computer overbrengt.

22. Apparaat volgens één van de conclusies 19 tot 21, met het kenmerk, dat de nok een excentrisch ten opzichte van zijn 15 roteringsas geplaatst kogellager of wieltje vertoont, waarvan de excentriciteit nagenoeg overeenstemt met de helft van de genoemde konstante verplaatsingsafstand van de stang.

23. Apparaat volgens één van de conclusies 12 tot 22, met het kenmerk, dat het een instelbare tafel bevat waarop het test- 20 monster tot tegen het indruklichaam geplaatst kan worden alvorens dit laatste in het monster gedrukt wordt.

24. Apparaat volgens conclusie 23, met het kenmerk, dat het druklichaam gemonteerd is op het vrije uiteinde van een arm die een nagenoeg stijf geheel vormt met een vooruitstekend onderstel 25 waarop de tafel onder het druklichaam instelbaar gemonteerd is.

25. Apparaat volgens conclusie 24, met het kenmerk', dat de· tafel van onder het druklichaam naar buiten uitzwenkbaar is.

26. Apparaat volgens één van de conclusies 12 tot 25, met het kenmerk, dat de verplaatsing van het druklichaam door middel 30 van een hendel geschiedt. 7908675