SU1350546A1

SU1350546A1 - Способ определени комплексного модул Юнга м гких в зкоупругих материалов

Info

Publication number: SU1350546A1
Application number: SU854021712A
Authority: SU
Inventors: Генриэта Михайловна Авилова; Самуил Акивович Рыбак
Original assignee: Акустический институт им.акад.Н.Н.Андреева
Priority date: 1985-12-02
Filing date: 1985-12-02
Publication date: 1987-11-07

Abstract

Изобретение относитс к исследованию механических свойств материалов . Целью изобретени вл етс расширение динамического диапазона измерений в область малых величин модул Юнга (Е 5-10 Па). Комплексный модуль Юнга исследуемого материала определ етс резонансным методом. Используют составной образец, в котором подложка из материала с высоким модулем упругости и низким коэффициентом потерь образована двум ко- аксиально расположенными трубками, 2 и 3 равной длины, составл ющей 20- 50 радиусов наружной трубки 3, а слой 4 исследуемого материала заполн ет зазор между трубками и адгезивно св зан с ними. Дл получени стержневой моды изгибных колебаний образца его соедин ют с возбудителем колебаний штырем, проход щим через образец и прикрепленным в диаметрально расположенньк точках к наружной трубке. В описываемом образце деформации раст жени - сжати сло 4 при изгибных колебани х существенно превьшают сдвиговые деформаций, воз- никаю0;ие в случае нанесени исследуемого низкомодульного материала на подложку в виде пластины. Кроме того, изгибна жесткость оболочки существенно больше изгибной жесткости пластины той же толщины, поэтому суммарный коэффициент потерь образца , используемого в изобретении,су щественно меньше, чем при нанесении исследуемого материала на плоскую пластину, 2 ил. ( САЭ СП о СП NU с

Description

Изобретение относитс к исследованию механических свойств материалов , а именно к способам определени комплексного модул Юнга (модул Юнга и коэффициента потерь м гких в з- коупругих материалов, например, виб- ропоглощающих полимерных покрытий)

Целью изобретени вл етс расширение динамического диапазона изме- нал, который подаетс в блок 10 из-

рений в область малых величин модул Юнга (Е 5- Ю Па).

На фиг, 1 изображен составной об- .разец дл определени комплексного модул Юнга предлагаемым способом| на фиг. 2 - схема устройства дл оп-, ределени комплексного модул Юнга.

Способ заклю чаетс в том, что составной образец 1, образованный подложкой в виде двух коаксиально расположенных внутренней и наружной трубок 2 и 3 одинаковой длины и адгезивно св занным с ними слоем А исследуемого { атериала, заполн ющего зазор между трубками 2 и 3, устанавливают в узлах изгибных колебаний на виброизолированные опоры 5 и 6, предпочтительно имеющие форму полуцилиндров , или подвешивают в этих узлах и возбуждают резонансные изгибные колебани образца 1, например по первой или третьей форме, с помощью элек- тродинамического возбудител 7 колебаний , со.един емого с образцом 1 посредством штыр 8, проход щего через образец и прикрепленного в диаметраль но расположенных точках с наружной трубкой 3.

Длина 1 каждой из трубок 2 и 3 составл ет 20-50 радиусов R наружной трубки 3, При R в образце 1 воз- буждаютс оболочечные моды изгибных- колебаний, а не требуемые стержневые моды. Максимальна длина 1 ограничена условием возбузодени сто чих волн Толщина h сло 4 исследуемого мате- риала может составл ть 0,3 h. (где hj. и P(,цy толщина стенки и внут

ренний paдJiyc трубки 2),При hj -с 0,3 h суммарньй коэффициент потерь слигчком мал, что затруднит измерени и уменьшит точность. При ,,,. сум- марньш коэффициент потерь слишком велик, что так же приведет к снижению точности измерени . Отмеченное соединение возбудител 7 колебаний с образцом 1 посредством штыр 8 необходимо дл получени стержневой моды изгибных колебаний образца.При действии возбуждающей силы в двух

точках, симметричных относительно продольной оси образца, амплитуда из- гибной волны существенно превышает i амплитуды продольной и сдвиговой волн.

Колебани составного образца 1 преобразуютс виброизмерительным преобразователем 9 в электрический сиг

мерени и регистрации, в состав которого вход т усилитель, вольтметр частотомер и самописец (не изображены ) . Измен частоту задающего генератора 115 соединенного через усилитель 12 с возбудителем 7 колебаний , наход т первуто резонансную частоту стержневой моды изгибн.ых колебаний образца, 1. По резонансной частоте и, например, ширине резонансной кривой, определ ют суммарный коэффициент потерь, соответствую- 1Ч1-1Й резонансной частоте f,

Модуль Е, и коэффициент f( потерь исследуемого материала на резонанс- f определ ют по форму-

НОИ частоте

лам

5

0

kn

Е.где %

и

41)1,

ts.i.

С.)

(С.)

тгн.

I l-i;.- L

; (IIlitL.T

нq( 04 нар

изгибна жесткость составного образца;

D -4f, .l . m/fTy

-I

D

масса подложки; -наружный и внутренний радиусы сло 4 исследуемого материала; жесткости трубок 2

V(H.r4. )Е,;

и 3j

ш 1 З- ЙЗноХ ,

где Е и ЕЗ - модули Юнга материалов

трубок; JJ- коэффициент 5 завис щий

от условий креплени образца

Измен температуру в термокамере 13, можно получить характеристики комплексного модул Юнга исследуемого материала в широком -интервале температур и частот„

Расширение динамического диапазона измерени обусловлено следующими причинами. При использовании исслеуемого материала в качестве прослойки в цилиндрической оболочке, совершающей изгибнь е колебани по стержневой моде,.деформации раст жени - сжати материала существенно превьша- ют сд-виговые деформацииj возникающие в случае нанесени исследуемого низ- комодульного материала на подложку в виде пластины. Кроме того, наружна трубка как бы поддерживает слой исследуемого материала, исключа его сползание, вследствие чего диапазон величин модулей Юнга, при которых в зкоупругий материал испытывает деформации раст жени - сжати , расши- сторону малых величин (Е Изгибна жесткость цилиндрической оболочки cyujecTBeHHO больше изгибной жесткости плоской

р етс в г5 10 Па),

пластины той же толщины, поэтому сум- 20 двум коаксиально расположенными

марный коэффициент потерь в предлагаемом образце существенно меньше, чем при нанесении исследуемого материала на плоскую пластину.

Фор. мула изобретение

Способ определени комплексного модул Юнга м гких в зкоупругих ма- терраловэ по которому составной образец , образованный подложкой из матрубками равной длины, составл ющей 20-50 радиусов наружной трубки, а слой исследуемого материала заполн ет зазор между трубками, при этом дл 25 получени стержневой моды изгибных колебаний образца его соедин ют с возбудителем колебаний посредством. штьф , проход щего через образец и прикрепленного в диаметрально расположенных Точках к наружной трубке.

териала с высоким модулем упругости и низким коэффициентом потерь и адгезивно св занным с ней слоем иссле

дуемого материала,, опирают или под™ вешивают в узлах изгибных колебаний, возбуждают резонансные изгибные колебани образца, измер ют резонансную частоту и параметр,.характеризующий

коэффициент потерь образца, и по из- мер енным величинам и известным свойствам материала подложки рассчитывают модуль Юнга и коэффициент потерь исследуемого материала, о т л и чающийс тем, что, с целью расширени динамического диапазона измерений в область малых величин модул Юнг -(Е 5 Ю Па), используют образец, подложка которого образова-

трубками равной длины, составл ющей 20-50 радиусов наружной трубки, а слой исследуемого материала заполн ет зазор между трубками, при этом дл 5 получени стержневой моды изгибных колебаний образца его соедин ют с возбудителем колебаний посредством. штьф , проход щего через образец и прикрепленного в диаметрально расположенных Точках к наружной трубке.

Редактор Л,Гратилло

Составитель В.Шехтер Техред М.Ходанич

Заказ 5276/42 Тираж 776Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-ЗЗ, Раушска наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, f, Ужгород, ул. Проектна ,4

аг. 2

Корректор А.Обручар

Claims

Фор. мула изобретения Способ определения комплексного модуля Юнга мягких вязкоупругих материалов, по которому составной образец, образованный подложкой из ма териала с высоким модулем упругости и низким коэффициентом потерь и адгезивно связанным с ней слоем иссле— дуемого материала,, опирают или подвешивают в узлах изгибных колебаний, возбуждают резонансные изгибные колебания образца, измеряют резонансную частоту и параметр, характеризующий 10 коэффициент потерь образца, и по измеренным величинам и известным свойствам материала подложки рассчитывают модуль Юнга и коэффициент потерь исследуемого материала, о т л и — 15 чающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона измерений в область малых величин модуля Юнга (Е £ 5 ·10^? Па), используют образец, подложка которого образова— 2д на двумя коаксиально расположенными трубками равной длины, составляющей 20-50 радиусов наружной трубки, а слой исследуемого материала заполняет зазор между трубками, при этом для 25 получения стержневой моды изгибных колебаний образца его соединяют с возбудителем колебаний посредством. штыря, проходящего через образец и прикрепленного в диаметрально расположенных точках к наружной трубке.