RU2249195C2 - Device for determining dynamical characteristics of polymeric fibers - Google Patents
Device for determining dynamical characteristics of polymeric fibers Download PDFInfo
- Publication number
- RU2249195C2 RU2249195C2 RU2003117322/28A RU2003117322A RU2249195C2 RU 2249195 C2 RU2249195 C2 RU 2249195C2 RU 2003117322/28 A RU2003117322/28 A RU 2003117322/28A RU 2003117322 A RU2003117322 A RU 2003117322A RU 2249195 C2 RU2249195 C2 RU 2249195C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sample
- specimen
- vertical
- load
- clamp
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области динамических испытаний высокоориентированных полимеров и может быть использовано для определения динамических характеристик полимерных нитей различной гибкости цепей (например, СВМ, терлон, армос, лавсан), преимущественно для определения динамического модуля упругости, модуля механических потерь, тангенса угла механических потерь и коэффициента жесткости.The invention relates to the field of dynamic testing of highly oriented polymers and can be used to determine the dynamic characteristics of polymer filaments of various chain flexibility (for example, CBM, Terlon, Armos, Dacron), mainly to determine the dynamic modulus of elasticity, modulus of mechanical loss, tangent of the angle of mechanical loss and coefficient stiffness.
Наиболее близким по совпадению признаков к заявляемому является устройство, опубликованное в АС № 1647353 А1, СССР, МПК G 01 N 3/30, 7 мая 1991 г., бюллетень № 17, "Способ определения динамических характеристик комплексных нитей в процессе ползучести." В способе используется устройство, состоящее из двух вертикальных стоек, на которых с возможностью вертикального перемещения закреплены устройство для выведения системы образец-груз из положения равновесия, представляющее собой пружинный ударник с бойком, и сельсин-датчик, а также из двух горизонтальных платформ, к верхней из которых на одной оси закреплены верхний зажим образца, образец исследуемой комплексной нити и нижний зажим образца, представляющий собой цилиндрический стержень с отверстием для установки плеча сельсин-датчика и площадкой для установки наборного груза. Вертикально подвешенный образец статически нагружают грузом, обеспечивающим возникновение в нити процесса ползучести. После выдержки образца под нагрузкой в течение 1 минуты, для достижения заданной деформации ползучести, возбуждают продольные колебания образца ударом бойка пружинного ударника по площадке с грузом снизу-вверх. Силу ударного нагружения выбирают из условия возбуждения колебаний с амплитудой, не большей величины упругих деформаций нагруженного образца. С помощью сельсин-датчика, закрепленного с возможностью вертикального перемещения на одной из вертикальных стоек устройства, регистрируют частоту возбужденных колебаний, по которым определяют динамические характеристики комплексной нити.The closest in coincidence of signs to the claimed is a device published in AC No. 1647353 A1, USSR, IPC G 01 N 3/30, May 7, 1991, bulletin No. 17, "A method for determining the dynamic characteristics of complex threads in the creep process." The method uses a device consisting of two vertical struts, on which, with the possibility of vertical movement, a device is mounted for removing the sample-load system from the equilibrium position, which is a spring striker with a striker, and a selsyn sensor, as well as two horizontal platforms, to the top of which the upper clamp of the specimen, the specimen of the studied complex thread and the lower clamp of the specimen, which is a cylindrical rod with an opening for mounting the shoulder of the synchro sensor, are fixed on one axis platform for installing stacked cargo. A vertically suspended sample is statically loaded with a load, which ensures the occurrence of a creep process in the thread. After holding the sample under load for 1 minute, in order to achieve a given creep strain, longitudinal vibrations of the sample are excited by striking a spring hammer on the platform with the load from the bottom up. The force of shock loading is selected from the condition of excitation of oscillations with an amplitude not exceeding the magnitude of the elastic deformations of the loaded sample. Using a syncron sensor, mounted with the possibility of vertical movement on one of the vertical racks of the device, the frequency of the excited oscillations is recorded, by which the dynamic characteristics of the complex thread are determined.
Обладая рядом преимуществ на момент регистрации, описанное устройство выявило ряд недостатков, а именно:Having a number of advantages at the time of registration, the described device revealed a number of disadvantages, namely:
- в связи с отсутствием контроля за совпадением точки приложения импульса со стороны бойка пружинного ударника по площадке снизу-вверх с продольной осью нити, в случае нецентрального удара бойка пружинного ударника по площадке снизу-вверх могут возникнуть нежелательные поперечные колебания образца с грузом, что приведет к искажению ожидаемого колебательного процесса и увеличит погрешность при определении динамических характеристик полимерных нитей;- due to the lack of control over the coincidence of the point of application of the impulse from the side of the spring striker on the platform from the bottom up to the longitudinal axis of the thread, in the case of an off-center impact of the spring of the spring striker on the site from the bottom up, undesirable transverse vibrations of the sample with the load can occur, which will lead to distortion of the expected oscillatory process and increase the error in determining the dynamic characteristics of polymer fibers;
- при выведении в прототипе системы образец-груз из положения равновесия деформация образца проявляется не мгновенно, а через определенный промежуток времени, т.к. при ударе образец сначала движется вверх под действием импульса со стороны ударника, затем, достигнув максимального отклонения от своего положения равновесия, движется вниз под действием силы тяжести и, только пройдя положение равновесия, деформируется под действием квазиупругой силы, возникающей в образце при смещении от положения равновесия;- when the sample-load system is removed from the equilibrium position in the prototype, the deformation of the sample does not occur immediately, but after a certain period of time, because upon impact, the sample first moves upward under the influence of the impulse from the side of the striker, then, having reached a maximum deviation from its equilibrium position, moves downward under the influence of gravity and, only after passing through the equilibrium position, is deformed under the action of the quasi-elastic force arising in the sample when shifted from the equilibrium position ;
- в прототипе предусмотрено только устройство для измерения деформации, что не позволяет экспериментально определить напряжение.- the prototype provides only a device for measuring strain, which does not allow experimentally determine the stress.
Техническим результатом заявляемого решения является одновременное устранение всех указанных недостатков, а именно повышение достоверности определения динамических характеристик полимерных нитей, таких как динамический модуль упругости, модуль механических потерь, тангенс угла механических потерь и коэффициент жесткости, путем исключения возможных поперечных колебаний образца с грузом, мгновенного приложения усилия при выведении образца из положения равновесия и снижения погрешности при определении напряжения в образце за счет экспериментального измерения напряжения с помощью тензодатчика.The technical result of the proposed solution is the simultaneous elimination of all these drawbacks, namely, increasing the reliability of determining the dynamic characteristics of polymer filaments, such as dynamic modulus of elasticity, modulus of mechanical loss, tangent of mechanical loss and stiffness coefficient, by eliminating possible transverse vibrations of the sample with the load, instant application efforts when removing the sample from the equilibrium position and reducing the error in determining the voltage in the sample due to experimentally measuring the voltage via the load cell.
Поставленная задача решается тем, что в устройстве для определения динамических характеристик полимерных нитей методом свободных продольных колебаний, состоящем из двух вертикальных стоек, на которых с возможностью вертикального перемещения закреплены узел для выведения системы образец-груз из положения равновесия и сельсин-датчик, а также двух горизонтальных платформ, к верхней из которых на одной оси последовательно закреплены верхний зажим образца и, через образец, его нижний зажим, представляющий собой вертикальный стержень с площадкой для установки наборного груза, на вертикальных стойках, с возможностью вертикального перемещения, дополнительно размещена подвижная горизонтальная платформа, имеющая отверстие, центр которого совпадает с продольной осью образца и зажимов, в котором также с возможностью вертикального перемещения расположен узел для выведения образца с грузом из положения равновесия, состоящий из электромагнита с сердечником, диаметр которого меньше диаметра отверстия, и на которой жестко закреплен еще один узел с роликовой системой, обхватывающей вертикальный стержень нижнего зажима, сечение которого представляет собой правильный шестигранник, по трем его боковым граням, расположенным под углом 120° друг относительно друга, а верхний зажим выполнен в виде консоли, на которой жестко закреплен тензодатчик.The problem is solved in that in a device for determining the dynamic characteristics of polymeric yarns by the method of free longitudinal vibrations, consisting of two vertical posts, on which, with the possibility of vertical movement, a unit is mounted for removing the sample-load system from the equilibrium position and selsyn-sensor, as well as two horizontal platforms, to the upper of which the upper clamp of the sample and, through the sample, its lower clip, which is a vertical rod with with a guard for installing stacked cargo, on vertical racks, with the possibility of vertical movement, an additional movable horizontal platform is placed, having an opening whose center coincides with the longitudinal axis of the sample and clamps, in which a node is also located with the possibility of vertical movement for removing the sample from the position equilibrium, consisting of an electromagnet with a core, the diameter of which is smaller than the diameter of the hole, and on which another node with a roller system is rigidly fixed vertical conductive rod lower jig whose section is a regular hexagon, in its three side faces disposed at an angle of 120 ° relative to each other, and the upper clamp is formed as a console, which is rigidly fixed to the load cell.
Известно устранение нежелательных поперечных колебаний при определении динамических характеристик полимерных нитей в процессе колебаний (см. АС № 1303885 А1, СССР, МПК G 01 N 3/30, опубликованное 15 апреля 1987 г., бюллетень № 14 "Способ определения вязкоупругих свойств комплексных нитей"). В способе образец, предварительно растянутый весом груза, закрепленного на его нижнем конце, поднимают с грузом за верхний захват образца на заданную высоту h и сбрасывают. Ударное нагружение образца достигается при остановке верхнего захвата. Для определения вязкоупругих характеристик, например динамической жесткости, коэффициента механических потерь, регистрируют частоту и декремент затухания продольных колебаний образца.It is known to eliminate unwanted transverse vibrations when determining the dynamic characteristics of polymer fibers in the process of vibration (see AC No. 1303885 A1, USSR, IPC G 01 N 3/30, published April 15, 1987, Bulletin No. 14 "Method for determining the viscoelastic properties of complex threads" ) In the method, the sample, previously stretched by the weight of the load fixed at its lower end, is lifted with the load for the upper grip of the sample to a predetermined height h and discarded. Impact loading of the sample is achieved by stopping the upper grip. To determine the viscoelastic characteristics, for example, dynamic stiffness, mechanical loss coefficient, the frequency and damping decrement of the longitudinal vibrations of the sample are recorded.
Однако в указанной конструкции во время удара верхнего захвата по верхней горизонтальной платформе возбуждаются вынужденные продольные колебания образца с грузом за счет колебания верхней платформы, получившей импульс со стороны верхнего захвата образца. В добавление к сказанному, неравномерность трения при скольжении верхнего захвата образца по отверстию верхней горизонтальной платформы вызывает нежелательные низкочастотные поперечные и крутильные колебания.However, in this design, during the impact of the upper grip on the upper horizontal platform, forced longitudinal vibrations of the sample with the load are excited due to the vibration of the upper platform, which received an impulse from the upper grip of the sample. In addition, the uneven friction when sliding the upper sample grip along the opening of the upper horizontal platform causes undesirable low-frequency transverse and torsional vibrations.
Таким образом, только заявляемая совокупность признаков, наличие дополнительных признаков и их выполнение позволяют достичь результата, изложенного в разделе цель изобретения, что позволяет сделать вывод о наличии критерия изобретательский уровень.Thus, only the claimed combination of features, the presence of additional features and their implementation allow us to achieve the result set forth in the purpose of the invention section, which allows us to conclude that there is an inventive step criterion.
На фигурах 1 и 2 представлена схема заявляемого устройства для определения динамических характеристик полимерных нитей методом свободных продольных колебаний, состоящего из следующих основных узлов:In figures 1 and 2 presents a diagram of the inventive device for determining the dynamic characteristics of polymer fibers by the method of free longitudinal vibrations, consisting of the following main nodes:
- из нижней 1 и верхней 2 горизонтальных платформ (фиг.1), к верхней из которых 2 на одной оси последовательно закреплены верхний зажим консольного типа 3 с тензодатчиком 4, питание на который подается от тензостанции (на фигуре 1 не указана), образец исследуемой полимерной нити 5 и нижний зажим 6, выполненный в виде шестигранного стержня с площадкой 7 для установки наборного груза 8;- from the lower 1 and upper 2 horizontal platforms (Fig. 1), to the upper of which 2 on the same axis the upper clamp of the cantilever type 3 with the load cell 4 is sequentially fixed, the power of which is supplied from the strain gauge station (not shown in figure 1), the sample under study polymer thread 5 and the
- двух вертикальных стоек 9 и 10 (фиг.1), на которых с возможностью вертикального перемещения закреплена подвижная горизонтальная платформа 11 с отверстием 12, в котором расположен электромагнит 13, состоящий из металлического сердечника с обмоткой, напряжение на который подается от источника тока (на фигуре 1 не указан), диаметр которого меньше диаметра отверстия 12, а продольная ось совпадает с продольной осью нижнего зажима 6 и продольной осью образца исследуемой полимерной нити 5, а также сельсин-датчик 14, сигнал от которого идет на шлейфный осциллограф типа Н-117 (на фигуре 1 не указан) и плечо которого фиксируется на оси нижнего зажима 6 образца нити 5;- two vertical posts 9 and 10 (Fig. 1), on which a horizontal movable platform 11 with a hole 12 is mounted with the possibility of vertical movement, in which an electromagnet 13 is located, consisting of a metal core with a winding, the voltage to which is supplied from the current source (on figure 1), the diameter of which is smaller than the diameter of the hole 12, and the longitudinal axis coincides with the longitudinal axis of the
- дополнительный узел 15 (фиг.1), жестко закрепленный на подвижной горизонтальной платформе 11 и представляющий собой роликовую систему, состоящую из трех пар роликов 16, обхватывающих с трех сторон шестигранный стержень нижнего зажима 6 по трем его граням, расположенным под углом 120° (фиг.2, поз. 6 и 16), который проскальзывает между ними в процессе своего вертикального движения около положения равновесия.- an additional node 15 (Fig. 1), rigidly mounted on a movable horizontal platform 11 and representing a roller system consisting of three pairs of
Способ определения динамических характеристик полимерных нитей методом свободных продольных колебаний включает в себя несколько этапов. На этапе подготовки устройства к испытаниям на электромагнит 13 подают заданное напряжение, после чего металлический сердечник электромагнита 13 поднимается на заданную высоту. Площадку 7 нижнего зажима 6 устанавливают на верхнее основание металлического сердечника электромагнита 13, обеспечивая, таким образом, отсутствие усилия в образце 5 при приложении внешнего усилия. На этапе проведения испытаний на площадку 7 нижнего зажима 6 устанавливают статический наборный груз 8, не вызывающий усилия в образце 5 из-за реакции со стороны металлического сердечника электромагнита 13. Отключают питание на электромагнит 13, после чего металлический сердечник электромагнита 13 опускается в отверстие большего диаметра 12, прорезанное в подвижной горизонтальной платформе 11, а образец 5 с грузом 8 деформируется, совершая продольные колебания около своего положения равновесия. С помощью тензодатчика 4, расположенного на верхнем зажиме консольного типа 3, регистрируют усилие в образце, а с помощью сельсин-датчика 14, закрепленного с возможностью вертикального перемещения на вертикальной стойке 10 одновременно регистрируют частоту и амплитуду, по которым определяют динамические характеристики комплексных нитей, а именно динамический модуль упругости Един., коэффициент жесткости kж, тангенс угла механических потерь tg δ и динамический модуль механических потерь Епот, известным способом:The method for determining the dynamic characteristics of polymer fibers by the method of free longitudinal vibrations includes several stages. At the stage of preparation of the device for tests on the electromagnet 13, a predetermined voltage is supplied, after which the metal core of the electromagnet 13 rises to a predetermined height. The pad 7 of the
где l - длина нити, γ - плотность нити, Т - линейная плотность нити, m - масса подвешиваемого груза, ω - циклическая частота колебаний нити с грузом.where l is the length of the thread, γ is the density of the thread, T is the linear density of the thread, m is the mass of the suspended load, ω is the cyclic vibration frequency of the thread with the load.
где Δ - логарифмический коэффициент затухания.where Δ is the logarithmic attenuation coefficient.
ЕПОТ=Един· tgδ .E POT = E din · tgδ.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003117322/28A RU2249195C2 (en) | 2003-06-09 | 2003-06-09 | Device for determining dynamical characteristics of polymeric fibers |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003117322/28A RU2249195C2 (en) | 2003-06-09 | 2003-06-09 | Device for determining dynamical characteristics of polymeric fibers |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003117322A RU2003117322A (en) | 2004-12-20 |
RU2249195C2 true RU2249195C2 (en) | 2005-03-27 |
Family
ID=35560769
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003117322/28A RU2249195C2 (en) | 2003-06-09 | 2003-06-09 | Device for determining dynamical characteristics of polymeric fibers |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2249195C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530474C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) | Method for experimental and theoretical determination of intrinsic damping forces in resilient element |
CN113008658A (en) * | 2021-02-02 | 2021-06-22 | 广州城建职业学院 | Two-wavelength decomposition self-balancing supporting device based on biaxial SHPB experiment |
-
2003
- 2003-06-09 RU RU2003117322/28A patent/RU2249195C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2530474C1 (en) * | 2013-05-07 | 2014-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный университет" (ВоГУ) | Method for experimental and theoretical determination of intrinsic damping forces in resilient element |
CN113008658A (en) * | 2021-02-02 | 2021-06-22 | 广州城建职业学院 | Two-wavelength decomposition self-balancing supporting device based on biaxial SHPB experiment |
CN113008658B (en) * | 2021-02-02 | 2024-05-03 | 广州城建职业学院 | Two ripples decompose self-balancing strutting arrangement based on biax SHPB experiment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6573828B2 (en) | A method for determining the non-propagation threshold of fatigue cracks at high frequencies. | |
US10481057B1 (en) | Mechanical testing equipment for material characterization | |
Lal | Residual strength assessment of low velocity impact damage of graphite-epoxy laminates | |
RU2482480C1 (en) | Method for experimental detection of static-dynamic diagrams of concrete and coefficient of dynamic strengthening of concrete with account of crack formation | |
CN112067451A (en) | Concrete stretching compression creep multi-mode loading device | |
RU2249195C2 (en) | Device for determining dynamical characteristics of polymeric fibers | |
CN105043703B (en) | General shock absorber the static and dynamic experiment platform | |
Pagnini et al. | Damping measurements of steel poles and tubular towers | |
Hughes et al. | Impact energy absorption at contact zone and supports of reinforced plain and fibrous concrete beams | |
CN107063611B (en) | Anti-seismic evaluation method for electrical equipment made of pillar composite material | |
RU2762782C1 (en) | Method for impact testing of objects | |
De Visscher et al. | Damage evaluation in reinforced concrete using damping measurements | |
RU33650U1 (en) | Device for determining the dynamic characteristics of complex threads | |
RU158443U1 (en) | DEVICE FOR DETERMINING DYNAMIC CHARACTERISTICS OF ELASTOMERS | |
Aymerich et al. | An instrumented drop-weight machine for low-velocity impact testing | |
RU2557321C2 (en) | Method for determining dynamic characteristics of elastomers | |
RU2696815C1 (en) | Method for experimental determination of static-dynamic characteristics of concrete | |
Cherif et al. | Evaluation of a tensile test for the determination of the material behaviour of filament yarns under high strain rates | |
RU2247346C1 (en) | Device for transmitting vibration from bench to vibration insulator | |
SU600414A1 (en) | Method of testing materials for resistance to brittle breakage | |
Kwiecień | Flexible polymer adhesives versus stiff mineral and epoxy adhesives tested dynamically on masonry columns strengthened using of bonded GFRP mesh | |
RU2722337C1 (en) | Resonant method of measuring dynamic mechanical parameters of low-module vibration-absorbing materials | |
Masmoudi et al. | Damping Analysis of GFRP Bars | |
RU2530474C1 (en) | Method for experimental and theoretical determination of intrinsic damping forces in resilient element | |
RU2379652C1 (en) | Test bench for specimens impact testing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070610 |