RU2097736C1

RU2097736C1 - Method designed to estimate material resistance to deformation at shock loading

Info

Publication number: RU2097736C1
Authority: RU
Inventors: Сергей Владимирович Мишин; Людмила Вячеславовна Шарафутдинова
Original assignee: Сергей Владимирович Мишин; Людмила Вячеславовна Шарафутдинова
Priority date: 1991-02-18
Filing date: 1991-02-18
Publication date: 1997-11-27

Abstract

FIELD: examination and analysis of materials. SUBSTANCE: material resistance to deformation at shock loading is judged by amplitude and rate of biasing pulse rise on seismogram recorded when blow is delivered on tested material specimen. Specimen is positioned on geophone. EFFECT: simplified process. 3 dwg

Description

Изобретение относится к исследованию физико-механических свойств материалов, в частности, к способам оценки сопротивления деформации при ударном нагружении, и может быть использовано при исследовании широкого класса материалов, в том числе и пластичных материалов, например пластилина. The invention relates to the study of the physicomechanical properties of materials, in particular, to methods for evaluating deformation resistance under shock loading, and can be used to study a wide class of materials, including plastic materials, for example plasticine.

Известен способ оценки сопротивления материалов деформации при ударном нагружении, по которому наносят нормированный удар по поверхности образца испытуемого материала и измеряют длительности упруго-пластического деформирования и восстановления упругих деформаций материала, по соотношению которого судят об исследуемом сопротивлении [1]
Использование в качестве критерия для оценки сопротивления материала деформации только длительности удара не обеспечивает высокую достоверность результатов.A known method for evaluating the resistance of materials to deformation under shock loading, which cause normalized impact on the surface of the sample of the test material and measure the duration of the elastic-plastic deformation and recovery of elastic deformation of the material, the ratio of which is judged on the studied resistance [1]
Using as a criterion for evaluating the resistance of a material to deformation only the duration of the impact does not provide high reliability of the results.

Наиболее близким к изобретению является способ оценки сопротивления материалов деформации при ударном нагружении, по которому наносят нормированный удар по поверхности образца испытуемого материала и определяют с помощью сейсмоприемника два параметра ударного процесса, одним из которых является амплитуда импульса ускорения, а другим длительность его переднего фронта (т. е. длительность упруго-пластического деформирования), по которым оценивают сопротивление [2]
Для осуществления известного способа необходима установка сейсмоприемника на ударнике, что обуславливает необходимость использования ударника специальной конструкции, со встроенным сейсмоприемником. Описываемое изобретение устраняет указанное ограничение, благодаря чему способ может быть осуществлен более простыми средствами (в частности, удар может наноситься сбрасываемым шариком).Closest to the invention is a method for evaluating the resistance of materials to deformation under shock loading, by which a normalized strike is applied to the surface of a sample of the test material and two parameters of the shock process are determined using a geophaser, one of which is the amplitude of the acceleration pulse, and the other its front edge duration (t ie, the duration of elastic-plastic deformation), which evaluate the resistance [2]
To implement the known method, it is necessary to install a seismic receiver on the drummer, which necessitates the use of a drummer of a special design, with an integrated geophone. The described invention eliminates this limitation, so that the method can be carried out by simpler means (in particular, the blow can be applied by a ball being dropped).

Сущность изобретения заключается в том, что в способе оценки сопротивления материалов деформации при ударном нагружении, по которому наносят нормированный удар по поверхности испытуемого материала и определяют с помощью сейсмоприемника два параметра ударного процесса, одним из которых является амплитуда импульса, по которым судят о сопротивлении материала деформации, образец устанавливают на сейсмоприемник, регистрируют сейсмограмму ударного процесса и определяют по ней амплитуду и крутизну переднего фронта первого импульса смещения. The essence of the invention lies in the fact that in the method of assessing the resistance of materials to deformation under shock loading, which cause a normalized strike on the surface of the test material and determine using the geophones two parameters of the shock process, one of which is the pulse amplitude, which judge the resistance of the deformation material , the sample is installed on the seismic receiver, the seismogram of the shock process is recorded and the amplitude and steepness of the leading edge of the first pulse are determined from it tions.

На фиг. 1 изображена схема установки для осуществления способа; на фиг. 2 и 3 сейсмограммы ударов шарика по образцам различных материалов. In FIG. 1 shows a setup diagram for implementing the method; in FIG. 2 and 3 seismograms of ball impacts on samples of various materials.

Способ по изобретению осуществляют следующим образом. The method according to the invention is as follows.

Емкость с образцом 1 испытуемого материала устанавливают на крышку вертикального сейсмоприемника 2. Металлический шарик 3 известной массы удерживают электромагнитом 4 над поверхностью образца на выбранной высоте. Выход сейсмоприемника соединяют с гальванометром шлейфового осциллографа 5. Запускают осциллограф и обесточивают электромагнит, что приводит к свободному падению шарика на образец. При ударе о поверхность образца шарик тормозится, т. е. передает материалу образца количество движения P, что определяет действие ньютоновской силы f=dP/dt, и формирует сейсмический сигнал, регистрируемый с помощью сейсмоприемника и осциллографа. Чем выше сопротивление материала перемещению шарика, тем короче и интенсивнее будет сигнал, регистрируемый осциллографом. По сейсмограмме определяют амплитуду и крутизну переднего фронта первого импульса смещения и по этим параметрам судят о сопротивлении материала деформации. Для количественной оценки проводят сопоставление указанных параметров с теми же параметрами, получаемыми при испытании эталонного материала. The container with sample 1 of the test material is mounted on the cover of the vertical geophone 2. A metal ball 3 of known mass is held by an electromagnet 4 above the surface of the sample at a selected height. The output of the seismic receiver is connected to the galvanometer of the loop oscilloscope 5. The oscilloscope is started and the electromagnet is de-energized, which leads to the free fall of the ball on the sample. When it hits the surface of the sample, the ball decelerates, i.e., it transfers the momentum P to the sample material, which determines the action of the Newtonian force f = dP / dt, and generates a seismic signal recorded using a seismic receiver and an oscilloscope. The higher the resistance of the material to the movement of the ball, the shorter and more intense the signal recorded by the oscilloscope will be. The seismogram determines the amplitude and steepness of the leading edge of the first bias pulse, and these parameters are used to judge the resistance of the material to deformation. For a quantitative assessment, a comparison of these parameters is carried out with the same parameters obtained by testing the reference material.

Пример 1. Проводились испытания пластилина, поваренной соли "Экстра", поролона и вазелина. Удар наносили падающим стальным шариком массой 66 г, который сбрасывали с высоты 7 см. Для регистрации сейсмограммы использовали сейсмоприемник СМ-3 с собственной частотой 1 Гц и шлейфовый осциллограф НО71.1 с гальванометром МО41 с частотой 300 Гц. Регистрация проводилась при скорости развертки носителя записи, равной 500 мм/с. Из сейсмограмм (фиг. 2) следует, что из указанных материалов наибольшее сопротивление деформации имеет пластилин, а наименьшее вазелин. Example 1. Tests of plasticine, table salt "Extra", foam and petroleum jelly were carried out. The impact was struck by a falling steel ball weighing 66 g, which was dropped from a height of 7 cm. To record a seismogram, an SM-3 seismic receiver with a natural frequency of 1 Hz and a loop oscilloscope HO71.1 with a galvanometer MO41 with a frequency of 300 Hz were used. Registration was carried out at a scan speed of the recording medium equal to 500 mm / s. From the seismograms (Fig. 2), it follows that of these materials, plasticine has the greatest resistance to deformation, and petroleum jelly has the smallest.

Пример 2. Исследовалось сопротивление деформации силикатного клея по мере его затвердевания. Результаты представлены на фиг. 3. Верхняя сейсмограмма получена при ударе по поверхности клея сразу после заполнения им емкости. Следующая сейсмограмма получена при тех же условиях нагружения через три часа после первой (на поверхности клея к этому времени образовалась пленка), а нижняя через сутки. Приведенные сейсмограммы иллюстрируют увеличение сопротивления деформации на разных этапах затвердевания силикатного клея. Example 2. We studied the resistance to deformation of silicate glue as it hardens. The results are shown in FIG. 3. The upper seismogram was obtained upon impact on the surface of the adhesive immediately after filling the container. The following seismogram was obtained under the same loading conditions three hours after the first one (a film had formed on the surface of the adhesive by this time), and the lower one a day later. The presented seismograms illustrate the increase in deformation resistance at different stages of hardening of silicate glue.

Принципиально возможно построение калибровочной таблицы или вывод формулы для перехода от относительной оценки сопротивления деформации при ударном нагружении, осуществляемой способом по изобретению, к значениям, определяемым другими известными способами. Однако, для решения многих практических задач достаточна предложенная относительная оценка. In principle, it is possible to build a calibration table or derive a formula for transitioning from a relative assessment of deformation resistance under impact loading, carried out by the method according to the invention, to values determined by other known methods. However, to solve many practical problems, the proposed relative assessment is sufficient.

Claims

A method for evaluating the resistance of materials to deformation under shock loading, according to which a normalized impact is applied to the surface of a sample of the test material and two parameters of the shock process are determined using a geophaser, one of which is the pulse amplitude, which is used to judge the resistance of the material to deformation, characterized in that the sample is installed to the seismic receiver, record the seismogram of the impact process and determine the amplitude and steepness of the leading edge of the first bias pulse from it.