RU2300751C1 - Method of determining deformation characteristics of polymeric material - Google Patents
Method of determining deformation characteristics of polymeric material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2300751C1 RU2300751C1 RU2005140634/28A RU2005140634A RU2300751C1 RU 2300751 C1 RU2300751 C1 RU 2300751C1 RU 2005140634/28 A RU2005140634/28 A RU 2005140634/28A RU 2005140634 A RU2005140634 A RU 2005140634A RU 2300751 C1 RU2300751 C1 RU 2300751C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- deformation
- amplitude
- determining
- bodies
- test material
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относятся к легкой промышленности, в частности к способам, позволяющим определять жесткость, величину вязкого трения, тангенса угла механических потерь полимерных материалов в резонансном режиме.The invention relates to light industry, in particular to methods for determining stiffness, the amount of viscous friction, the tangent of the angle of mechanical loss of polymeric materials in a resonant mode.
Известны методы определения модуля жесткости при изгибе /Мередит Р. и Дж., B.C.Хирла. Физические методы исследования текстильных материалов. - М.: Гизлегпром, 1963 г., стр.388/.Known methods for determining the stiffness modulus in bending / Meredith R. and J., B.C. Hearle. Physical methods for the study of textile materials. - M.: Gizlegprom, 1963, p. 388 /.
В этой работе представлены способы возбуждения поперечных колебаний волокна и приведены зависимости определения модулей жесткости E1 и потерь Е2 в виде:In this paper, methods for exciting transverse vibrations of a fiber are presented and the dependences of determining the stiffness moduli E 1 and losses E 2 are given in the form:
где I - момент инерции поперечного сечения образца, Δv - ширина резонансной кривой, ν резонансная частота.where I is the moment of inertia of the cross section of the sample, Δv is the width of the resonance curve, and ν is the resonance frequency.
Этот способ вызывает затруднения при расчете модулей E1 и Е2 из-за сложности расчета момента инерции I поперечного сечения образца или величины распределенной массы.This method causes difficulties in calculating the modules E 1 and E 2 due to the complexity of calculating the moment of inertia I of the cross section of the sample or the size of the distributed mass.
Ближайшим аналогом заявляемого изобретения является способ определения механических свойств кожи для верха обуви /А.С. СССР №1000910, Кл. G01N 33/44, 1981 года/. Этот способ предусматривает приложение к исследуемому образцу кожи синусоидально изменяющегося по частоте силового воздействия нагрузки и регистрацию амплитуды колебаний образца и полуширины резонансной кривой амплитудно-частотной характеристики с последующей оценкой механических свойств. Синусоидальную нагрузку прилагают к лицевой поверхности образца кожи, размещенного на недеформируемом основании. Расчет показателей производится по следующим зависимостям:The closest analogue of the claimed invention is a method for determining the mechanical properties of the skin for the upper shoes / A.C. USSR No. 1000910, Cl. G01N 33/44, 1981. This method involves application of a sinusoidally varying load to the test skin sample and registration of the oscillation amplitude of the sample and the half-width of the resonance curve of the amplitude-frequency characteristic, followed by an assessment of the mechanical properties. A sinusoidal load is applied to the face of a skin sample placed on a non-deformable base. The calculation of indicators is carried out according to the following dependencies:
где σ - разрывное напряжение, ε - деформация при разрыве, ν - резонансная частота, Δν - полуширина резонансной кривой, 1 - толщина образца.where σ is the breaking stress, ε is the strain at break, ν is the resonance frequency, Δν is the half width of the resonance curve, 1 is the thickness of the sample.
Недостатком этого способа является необъективность проводимых расчетов, так как разрывное напряжение в полимерных материалах носит флуктуационный характер и не связано с линейной упругостью, которую и представляет собой амплитудно-частотная характеристика. Кроме этого постоянные члены равенств представляют собой эмпирически подобранные коэффициенты.The disadvantage of this method is the bias of the calculations, since the breaking stress in polymeric materials is fluctuation in nature and is not associated with linear elasticity, which is the amplitude-frequency characteristic. In addition, the constant terms of the equalities are empirically selected coefficients.
Целью изобретения является повышение точности и достоверности способа определения деформационных показателей вязкоупругих материалов.The aim of the invention is to improve the accuracy and reliability of the method for determining the deformation parameters of viscoelastic materials.
Поставленная цель достигается тем, что способ определения деформационных показателей полимерных материалов определяют путем приложения к исследуемому материалу синусоидально изменяющегося силового воздействия, регистрации ответного отклика со стороны исследуемого материала в виде амплитудно-частотной характеристики, дополнительного определения величины распределенной массы колеблющейся части материала и регистрации ответного отклика в виде двух амплитудно-частотных характеристик для одного и того же топографического участка исследуемого материала при различных массах двух тел, вызывающих деформацию, и расчета деформационных показателей согласно теории колебаний вязкоупругих тел с одной степенью свободы в области линейной вязкоупругости.This goal is achieved by the fact that the method for determining the deformation parameters of polymeric materials is determined by applying a sinusoidally varying force to the test material, recording the response from the test material in the form of an amplitude-frequency characteristic, additionally determining the value of the distributed mass of the vibrating part of the material, and recording the response in two amplitude-frequency characteristics for the same topographic section ssleduemogo material for various masses of the two bodies, causing deformation, and the deformation calculation parameters according to the theory of oscillations of viscoelastic bodies with one degree of freedom in the linear viscoelastic region.
Эта теория рассматривает колебательные процессы малой массы под воздействием периодически изменяющихся силовых воздействиях с учетом сил трения. Использование теории колебаний позволяет получить целый спектр деформационных показателей полимерных материалов. Сложность практического использования метода резонансных испытаний заключается в трудности определения момента инерции или величины распределенной массы Δm колеблющейся части исследуемого материала.This theory considers the oscillatory processes of small mass under the influence of periodically changing force effects, taking into account friction forces. Using the theory of vibrations allows you to get a range of deformation indicators of polymeric materials. The difficulty of the practical use of the resonance test method lies in the difficulty in determining the moment of inertia or the value of the distributed mass Δm of the oscillating part of the material under study.
Автором предлагаемого изобретения разработана методика определения величины распределенной массы Δm колеблющейся части материала при различных видах деформации. Известно, что любая механическая система, обладающая массой m и коэффициентом жесткости k, имеет свою собственную резонансную частоту ω0, которая выражается отношением:The author of the present invention has developed a methodology for determining the distributed mass Δm of the vibrating part of the material for various types of deformation. It is known that any mechanical system with mass m and stiffness coefficient k has its own resonant frequency ω 0 , which is expressed by the ratio:
Для нашего частного случая это отношение будет иметь вид:For our particular case, this relationship will look like:
где m1 - известная масса, закрепленная на исследуемом материале при различных видах деформации, или масса тела, воздействующего на исследуемый материал. Если большую массу m1 заменить несколько меньшей массой m2, то собственная резонансная частота ωp.1 изменит свое значение в большую сторону и станет равной ωp.2. При этом жесткость исследуемого материала не изменится, и коэффициент жесткости в этом случае определится равенством:where m 1 is the known mass attached to the test material under various types of deformation, or the mass of the body acting on the test material. If the large mass m 1 is replaced by a slightly lower mass m 2 , then the natural resonant frequency ω p.1 will change its value to a larger side and become equal to ω p.2 . In this case, the rigidity of the material under study will not change, and the stiffness coefficient in this case is determined by the equality:
Тогда правые части равенств (4) и (5) будут равны, т.е.Then the right-hand sides of equalities (4) and (5) will be equal, i.e.
ОткудаWhere from
Таким образом, определив значение резонансных частот ωp.1 и ωp.2 при соответствующих массах m1 и m2, становится возможным определить значение распределенной массы Δm колеблющейся части исследуемого материала.Thus, having determined the value of the resonant frequencies ω p.1 and ω p.2 for the corresponding masses m 1 and m 2 , it becomes possible to determine the value of the distributed mass Δm of the oscillating part of the material under study.
Используя теорию колебаний вязкоупругого тела в линейной области деформации, сняв амплитудно-частотную характеристику исследуемого объекта, становится возможным найти следующие показатели:Using the theory of oscillations of a viscoelastic body in a linear region of deformation, having removed the amplitude-frequency characteristic of the studied object, it becomes possible to find the following indicators:
коэффициент жесткости kstiffness coefficient k
величину полного механического сопротивления z, действующего со стороны деформируемого материалаthe value of the total mechanical resistance z acting on the side of the deformable material
которое в случае резонанса становится равным величине коэффициента вязкого трения г, так как упругая составляющая k/ω и инерциальное сопротивление Δmω становятся равными величинами и взаимоуничтожаются.which, in the case of resonance, becomes equal to the value of the coefficient of viscous friction g, since the elastic component k / ω and the inertial resistance Δmω become equal and mutually destroy.
Тангенс угла механических потерь tgφMechanical loss tangent tgφ
где β - коэффициент затухания, равный 
добротность материала Qquality factor of material Q
где Δω - полуширина резонансной кривой на уровне 0,707, х0.рез - амплитуда деформации при резонансе, Хст - деформация материала при ω=0, т.е. статическая деформация под воздействием постоянной силы F0.where Δω is the half-width of the resonance curve at the level of 0.707, x 0.res is the strain amplitude at resonance, X st is the strain of the material at ω = 0, i.e. static deformation under the influence of constant force F 0 .
Время релаксации материала τ, показывающее временной интервал, за который амплитуда деформации уменьшилась в е разThe relaxation time of the material τ, showing the time interval for which the strain amplitude decreased by e times
модуль упругости E1 и модуль потерь Е2, энергию, затраченную на преодоление сил вязкого трения, и другие важные деформационные показатели.the elastic modulus E 1 and the loss modulus E 2 , the energy spent on overcoming the viscous friction forces, and other important deformation indicators.
Из приведенного анализа следует, что все выше перечисленные деформационные показатели могут быть получены при различных видах деформации при условии введения в колебательный процесс одного и того же материала двух известных по величине дополнительных масс и получении двух соответствующих и амплитудно-частотных характеристик.From the above analysis it follows that all of the above deformation indicators can be obtained with different types of deformation provided that the same material is introduced into the oscillating process of two additional masses known by the magnitude and two corresponding and amplitude-frequency characteristics are obtained.
Отличие предлагаемого способа от способа, взятого за прототип, заключается в том, что в предлагаемом способе снимаются две амплитудно-частотные характеристики для одного и того же топографического участка при различных массах тела, вызывающего колебательное движение исследуемого материала, что позволяет с высокой точностью и достоверностью определить целый спектр деформационных показателей полимерных материалов и готовых конструкций изделий легкой промышленности.The difference between the proposed method and the method taken as a prototype is that in the proposed method two amplitude-frequency characteristics are taken for the same topographic section with different body masses, causing the oscillatory movement of the test material, which allows to determine with high accuracy and reliability a whole range of deformation indicators of polymeric materials and finished structures of light industry products.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005140634/28A RU2300751C1 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Method of determining deformation characteristics of polymeric material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005140634/28A RU2300751C1 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Method of determining deformation characteristics of polymeric material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2300751C1 true RU2300751C1 (en) | 2007-06-10 |
Family
ID=38312584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005140634/28A RU2300751C1 (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Method of determining deformation characteristics of polymeric material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2300751C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2687174C1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-05-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Method of determining resistance of organic polymers to degradation induced by various factors |
-
2005
- 2005-12-27 RU RU2005140634/28A patent/RU2300751C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2687174C1 (en) * | 2018-06-13 | 2019-05-07 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный технологический институт (технический университет)" | Method of determining resistance of organic polymers to degradation induced by various factors |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ariaei et al. | Repair of a cracked Timoshenko beam subjected to a moving mass using piezoelectric patches | |
| Cortés et al. | Viscoelastic materials characterisation using the seismic response | |
| Fujii | Method for measuring transient friction coefficients for rubber wiper blades on glass surface | |
| RU2300751C1 (en) | Method of determining deformation characteristics of polymeric material | |
| US6845671B2 (en) | Inverse method to estimate the properties of a flexural beam and the corresponding boundary parameters | |
| Pyrkosz et al. | Comparative modal tests of a violin | |
| Caracciolo et al. | Measurement of the isotropic dynamic Young's modulus in a seismically excited cantilever beam using a laser sensor | |
| US6609428B2 (en) | Nonresonant technique for estimation of the mechanical properties of viscoelastic materials | |
| RU2489696C1 (en) | Method for determining free frequencies and generalised masses of vibrating structures | |
| Nicu et al. | Modeling of a tuning fork biosensor based on the excitation of one particular resonance mode | |
| Nieto et al. | An approximated methodology for fatigue tests and fatigue monitoring of concrete specimens | |
| US10996152B2 (en) | Apparatus and method for two dimensional nanoindentation | |
| RU2628737C1 (en) | Installation for determination of dynamic characteristics of low-code polymer materials | |
| Downey et al. | Determination of mechanical properties of a MEMS directional sound sensor using a nanoindenter | |
| Caracciolo et al. | Application of causality check and of the reduced variables method for experimental determination of Young's modulus of a viscoelastic material | |
| Masri et al. | Investigation of the dynamics of a clamped–clamped microbeam near symmetric higher order modes using partial electrodes | |
| RU2086943C1 (en) | Method determining logarithmic decrement of oscillations | |
| RU2722337C1 (en) | Resonant method of measuring dynamic mechanical parameters of low-module vibration-absorbing materials | |
| JP2003322644A (en) | Method and apparatus for detecting flaw in structure | |
| Singh et al. | Displacement modulation based dynamic nanoindentation for viscoelastic material characterization | |
| RU2626067C1 (en) | Method of determining mechanical properties of material | |
| Rafiee et al. | Optically-detected nonlinear oscillations of single crystal silicon MEMS accelerometers | |
| US20130179093A1 (en) | Method of characterizing the viscoelastic properties of a sample, corresponding system and analyzer | |
| RU2531844C1 (en) | Method to determine logarithmic decrements of oscillations by width of symmetrical detune of resonance | |
| Dobrilla et al. | Experimental analysis of structure response to non-uniform support excitation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071228 |