SU1146577A1

SU1146577A1 - Material viscosity coefficient determination method

Info

Publication number: SU1146577A1
Application number: SU833586360A
Authority: SU
Inventors: Геннадий Владимирович Степанов; Александр Петрович Ващенко
Original assignee: Институт Проблем Прочности Ан Усср
Priority date: 1983-04-26
Filing date: 1983-04-26
Publication date: 1985-03-23

Abstract

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ВЯЗКОСТИ МАТЕРИАЛА, по которому образцы исп 1туемого материала подвергают нагружению с различными скорост ми приложени нагрузки, измер ют усили и скорости деформировани образца, по которым рассчитывают коэффициент в зкости, отличающийс тем, что, с целью расширени диапазона исследуемых скоростей деформировани , нагружение осуществл ют/ударным внедрением в образец с плоской рабочей частью стержн с коническим наконечником с помощью датчика, установленного в коническом наконечнике, фиксируют врем внедрени наконечника в образец на заданную глубину, по которому определ ют скорость деформировани , а с помощью второго датчика, установленного в стержне, определ ют усилие внедрени , соответствующее моменту внедрени на заданную глубину. (Л 4 О5 сд 1A METHOD FOR DETERMINING THE MATERIAL VISCOSITY COEFFICIENT, according to which samples of used material are subjected to loading at different rates of application of a load, the forces and rates of deformation of the sample are measured, and the coefficient of viscosity is calculated to carried out by impact implantation into a sample with a flat working part of a rod with a conical tip with the help of a sensor mounted in a conical tip, fixing t time embedding the tip into the sample to a predetermined depth, which is determined by the strain rate, and using a second sensor installed in the rod is determined embedding force corresponding time embedding a predetermined depth. (L 4 O5 sd 1

Description

Изобретение относитс к механическим испытани м материалов, а именно к способам определени коэффициента в зкости при динамических испытани х материалов.The invention relates to the mechanical testing of materials, and specifically to methods for determining the viscosity coefficient during dynamic testing of materials.

Известен способ определени коэффициента в зкости материала, по которому образцы испытуемого материала подвергают нагружению с различными скорост ми приложени нагрузки, измер ют усили и скорости деформировани , образца, по которым рассчитывают коэффициент в зкости. Коэффициент в зкости материалов в данном способе определ ют по результатам квазистатических испытаний -образцов на раст жение, сжатие, сдвиг, с регистрацией диаграммы нагрузка-деформаци в диапазоне скоростей деформации до 5- 10с 1.A known method for determining the viscosity of a material by which samples of a test material are subjected to loading at different rates of application of a load, measures the force and rate of deformation of the sample, from which the viscosity is calculated. The viscosity coefficient of the materials in this method is determined from the results of quasi-static sample tests for tension, compression, shear, with registration of the load-strain diagram in the range of strain rates up to 5-10 s 1.

Известный способ не позвол ет определ ть коэффициент в зкости материала при более высоких скорост х деформировани с необходимой точностью, так как при скорост х 5- 10с происходит нарушение однородности напр женно-деформированного состо ни материала в рабочей части образца, св занное с вли нием волновых процессов в образце и элементах нагружающего устройства. The known method does not allow determining the coefficient of viscosity of a material at higher deformation rates with the required accuracy, since at speeds 5-10c there is a violation of the uniformity of the stress-strain state of the material in the working part of the sample, due to the influence of the wave processes in the sample and elements of the loading device.

Целью изобретени вл етс расширение диапазона исследуемых скоростей деформировани .The aim of the invention is to expand the range of the studied strain rates.

Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу определени коэффициента в зкости материала, по которому образцы испытуемого материала подвергают нагружению с различными скорост ми приложени нагрузки, измер ют усилие и скорости деформировани образца, по которым рассчитывают коэффициент в зкости, нагружение осуш.ествл ют ударным внедрением в образец с плоской рабочей частью стержн с коническим наконечником с помощью датчика, установленного в коническом наконечнике, фиксируют врем внедрени наконечника в образец на заданную глубину, по которому определ ют скорость деформировани , а С помощью второго датчика, установленного в стержне, определ ют усилие внедрени , еоответствующее моменту внедрени на заданную глубину.The goal is achieved by the method of determining the viscosity of a material, according to which samples of a test material are loaded at different rates of application of a load, the force and speed of deformation of the sample are measured, and the coefficient of viscosity is calculated, and the load is dried. the sample with the flat working part of the rod with the conical tip is fixed by means of a sensor installed in the conical tip to This depth, which determines the speed of deformation, and With the help of the second sensor installed in the rod, the force of penetration is determined, which corresponds to the moment of introduction to the specified depth.

При определении коэффициёнта в зкости материала путем внедрени конического наконечника в исследуемый образец используетс эффект роста сопротивлени внедрению наконечника на одинаковую глубину, св занного с неоднородной деформ.ацией материала образца у вершины конусного наконечника при увеличении скорости внедрени , что устран ет ограничение верхнего предела скорости деформации, св занное с требованием к однородности напр женнодеформированного состо ни в рабочей часад образца при квазистатических испытани х и тем самым расшир ет диапазон исследуемыхскоростей деформации.When determining the coefficient of viscosity of a material by introducing a conical tip into the sample under test, the effect of increasing resistance to penetration of the tip by the same depth is used, due to non-uniform deformation of the sample material at the top of the conical tip with increasing penetration rate, which eliminates the limitation of the upper limit of the deformation rate, associated with the requirement for uniformity of the strained state in the working hours of the sample under quasistatic tests and thus bs is issleduemyhskorostey deformation range.

На фиг. 1 представлена схема устройства , реализующего данный способ; на фиг. 2 - стержень с коническим наконечником .FIG. 1 shows a diagram of the device that implements this method; in fig. 2 - rod with a conical tip.

Устройство содержит ствол 1 баллистической установки, служащий дл разгона образца 2 исследуемого материала с г( рабочей поверхностью, выполненного в виде стакана, стержень 3 с коническим наконечником 4, закрепленный неподвижно к стволуThe device contains a barrel 1 of a ballistic unit, which serves to disperse sample 2 of the material under study with g (working surface made in the form of a glass; rod 3 with a conical tip 4 fixed fixed to the barrel

0 1 с помощью опорного диска 5, щпилек 6 и фланца 7 по ходу движени образца 2 -исследуемого материала. Устройство содержит два датчика 8 и 9, один из которых выполнен .электроконтактным, установлен в коническом наконечнике 4 на заданном рассто нии h от его вершины, подключен к генератору 10 импульсов, выход которого подключен к первому входу двухлучевого осциллографа 11 и предназначен дл регистрации времени внедрени наконечника 4 в образец 2 на заданную глубину h, второй датчик 9 - тензометрический , установлен в стержне 3, например на его поверхности, подключен к второму входу двухлучевого осциллографа 11 через моетовую схему 12 и предназначен0 1 using the support disk 5, the pin 6 and the flange 7 in the course of the movement of the sample 2 of the material under study. The device contains two sensors 8 and 9, one of which is made electro-contact, installed in a conical tip 4 at a given distance h from its top, connected to a pulse generator 10, the output of which is connected to the first input of a two-beam oscilloscope 11 and is intended to record the time of introduction tip 4 to sample 2 to a predetermined depth h, the second sensor 9 is a strain gauge, is installed in the rod 3, for example, on its surface, connected to the second input of a two-beam oscilloscope 11 via a sweep circuit 12 and is intended n

5 дл определени усили внедрени наконечника 4 в образец 2.5 to determine the insertion force of tip 4 in sample 2.

Способ осуществл етс следующим образоам .The method is carried out as follows.

0 Образец 2 разгон ют по стволу 1 баллистической установки до соударени с коническим наконечником 4 неподвижного стержн 3, осуществл тем самым нагружение образца 2 внедрением в образец 2 с плоской рабочей частью стержн 3 с коническим наконечником 4. 0 Sample 2 is accelerated along the barrel 1 of the ballistic unit before the impact with the conical tip 4 of the fixed rod 3, thereby loading the sample 2 by introducing into the sample 2 with the flat working part of the rod 3 with the conical tip 4.

В результате соударени образца 2 и стержн 3 с коническим наконечником 4 стержень 3 нагружаетс импульсом, вызывающим его упругую деформацию, регистрируемую с помощью тензодатчика 9и мостовой схемы 12 на экране осциллографа П. На второй луч осциллографа 11 поступает импульс, вырабатываемый генератором 10 импульсов в момент срабатывани электроконтактного датчика 8 при внедрении накое нечника 4 в образец 2 на заданную глубину h.As a result of the impact of the sample 2 and the rod 3 with the conical tip 4, the rod 3 is loaded with a pulse causing its elastic deformation, detected by a strain gauge 9 and bridge circuit 12 on the screen of the oscilloscope P. of the electrocontact sensor 8, when a necnik 4 is introduced into sample 2 to a predetermined depth h.

Испытание повтор ют на аналогичном образце 2 при скорости нагружени , отличной от скорости нагружени образца, 2 в первом испытании, и по полученным осциллограммам с учетом геометрических размеров конусного наконечника вычисл ют Средние скорости пластической деформации и средние нормальные напр жени , действую ш,ие в поперечном сечении внeдpe нoй части наконечника 4 при внедрении в образецThe test is repeated on a similar sample 2 at a loading rate different from the loading rate of the sample 2 in the first test, and using the oscillograms obtained taking into account the geometric dimensions of the conical tip, the average plastic strain rates and average normal stresses are calculated, acting on the transverse the cross section of the inner part of the tip 4 when introduced into the sample

5 2 на заданную глубину h с различными скорост ми деформации, по которым определ ют коэффициент в зкости материала образца по соотношению5 2 to a predetermined depth h with different strain rates, which determine the coefficient of viscosity of the sample material by the ratio

,, 6г-б1,, 6g-b1

М --ёТ--7ТM - T - 7T

средние скорости пластическойaverage plastic speeds

деформации образца 2; средние нормальные напр жени , действующие в поперечном сечении наконечника 4 при его внедрении в образец 2, соответствующие двум различным скорост м приложени нагрузки. Предлагаемое изобретение позвол ет существенно расщирить диапазон исследуемых скоростей деформации в результате реализации плоского напр женного состо ни образца в процессе внедрени в него конического индентора.deformation of sample 2; average normal stresses acting in the cross section of the tip 4 when it is inserted into the sample 2, corresponding to two different rates of application of the load. The present invention significantly extends the range of strain rates under investigation as a result of the implementation of the flat stress state of the sample during the introduction of the conical indenter into it.

В цIn p

Фиг.гFigg

Claims

METHOD FOR DETERMINING THE MATERIAL VISCOSITY COEFFICIENT, according to which the samples of the test material are subjected to loading at different loading rates, the forces and strain rates of the sample are measured, by which the viscosity coefficient is calculated, characterized in that, in order to expand the range of the studied strain rates, loading is carried out / by impact introduction in the sample with a flat working part of the rod with a conical tip using a sensor installed in a conical tip, record the time I am introducing the tip into the sample to a predetermined depth, by which the deformation rate is determined, and using a second sensor installed in the rod, the penetration force corresponding to the moment of penetration to a given depth is determined.