SU945742A1

SU945742A1 - Устройство дл измерени внутреннего трени и модул сдвига материалов

Info

Publication number: SU945742A1
Application number: SU803009416A
Authority: SU
Inventors: Георгий Петрович Яковлев; Нина Николаевна Владимирова
Original assignee: Уральский Ордена Трудового Красного Знамени Государственный Университет Им.А.М.Горького
Priority date: 1980-12-01
Filing date: 1980-12-01
Publication date: 1982-07-23

Description

Изобретение относится к исследованию вязкоупругих свойств материалов, а именно к устройствам для измерения низкочастотного внутреннего трения и модуля сдвига различных материалов.

Известно устройство для измерения ⁵внутреннего трения и модуля сдвига материалов, содержащее крутильный маятник, включающий нижний и верхний зажимы для установки образца и жестко соединен-_|0ное с верхним зажимом инерционное тело, магнитную подвеску, состоящую из электромагнита и регулятора тока, компенсатор осевых деформаций, содержащий элемент сравнения, и подключенные к не- ₁₅му задатчик напряжения, датчик обратной связи, причем элемент сравнения подключен к механизму вертикального перемещения нижнего захвата

Недостатками этого устройства явпя- 20 ются наличие поперечных колебаний системы, что снижает точность испытаний, а также то, что использовать такой компенсатор осевых деформаций образца воз2 можно только в крутильных маятниках с магнитной подвеской, которые не имеют широкого распространения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для измерения внутреннего трения и модуля сдвига материалов, содержащее неподвижный нижний захват для крепления исследуемого образца, колебательную систему, включающую верхний захват для крепления сисспедуемого образца, связанную с верхним захватом траверсу с инерционным грузом, шарнирно закрепленный на станине уравновешивающий рычаг, вертикальную рамку, закрепленную на верхнем захвате так, что ее ось симметрии совпадает с осью захвата, две нити, одни концы которых закреплены на противоположных сторонах рамки по ее вертикальной оси симметрии, пружину, один конец которой скреплен со свободным концом нижней нити, а другой - с уравновешивающим рычагом, дополнительный рычаг, од945742 ним своим концом шарнирно закрепленный на станине, а другим соединенный с нижним концом пружины, возбудитель крутильных колебаний образца и средства регистрации этих колебаний [2). ₅

Недостатком известного устройства являются погрешности и ненадежность результатов измерений, возникающие от дополнительного· нагружения образца усилиями растяжения-сжатия, которые, в свою ю очередь, возникают в результате изменения длины образца, например от нагрева.

Цепь изобретения - повышение точности и надежности измерений путем устранения напряжений растения-сжатия в исследуемом образце.

Поставленная цепь достигается тем, ; что известное устройство снабжено компенсатором осевых Деформаций образца, включающим жесткий элемент, соединен- _Зо ный с пружиной и верхней нитью, дополнительную пружину, связанную с уравновешивающим рычагом и жестким элементом, упругий стержень, один конец которого шарнирно соединен с уравновешивающим 25 рычагом, а другой связан с жестким элементом, нормально разомкнутые контакты, установленные на уравновешивающем 'рычаге .размещенный между ними контакт, установленный на упругом стержне, ревер- ₃₀сивный двигатель, в цепь управления ко * торого включены упомянутые контакты, и закрепленную на валу двигателя гибкую нить, соединяющую его с уравновешивающим рычагом. ₃₅

На фиг. 1 изображено устройство, общий вид; на фиг. 2 - компенсатор осевых деформаций образца.

Устройство содержит неподвижный нижний захват 1 для крепления исследуемого ₄₀образца 2, колебательную систему, включающую верхний захват 3, связанную с верхним захватом 3 траверсу 4 с инерционным грузом 5, шарнирно закрепленный на станине 6 уравновешивающий рычаг 7, вертикальную раму-8, закрепленную на верхнем захвате 3 так, что ее ось симметрии совпадает с соью захвата 3, верхнюю и нижнюю нити 9 и 10 соответственно, одни концы которых закреплены на противоположных сторонах рамки 8 по ее вертикальной оси симметрии, пружину 1 1, один конец которой скреплен со свободным концом нижней нити 10, а Другой с уравновешивающим рычагом 7, дополнительный рычаг 12, одним своим концом шарнирно закрепленный на станине 6, а другим соединенный с нижним концом пружины 11,

Кроме того, устройство содержит возбудитель крутильных колебаний образца, средства регистрации этих колебаний (не показаны) и компенсатор осевых деформаций образца 2, включающий жесткий элемент 13, соединенный с пружиной 11 и верхней нитью 9, дополнительную пружину 14, связанную с уравновешивающим рычагом 7 и жестким элементом 13, упругий стержень 15, один конец которого шарнирно соединен с уравновешивающим рычагом 7, а другой связан с жестким элементом 13, нормально разомкну- тые контакты 16 и 17, установленные на уравновешивающем рычаге 7, размешенный между ними контакт 18, установленный на упругом стержне 15, реверсивный двигатель 19, в цепь управления которого включены упомянутые контакты 1618, и закрепленную на валу двигателя 19 гибкую нить 20, соединяющую его с уравновешивающим рычагом 7.

Для устранения затухания механических колебаний при трении о воздух и коррозии образца при термообработке весь маятник помещен в герметичный вакуумированный корпус (не показан), который в то же время играет роль станины 6. Уравновешивающий рычаг 7 через сильфон 21 выходит из корпуса устройства.

Устройство работает следующим образом.

При удлинении по какой-либо причине образца 2 (повысилась температура, . вставлен новый образец большей длины) жесткий элемент 13 поднимается, контакты 16 и 18 замыкают электрическую цепь двигателя 19, который, вращаясь, наматывает на вал нить 20 и тянет уравновешивающий рычаг 7, пружина 14 растягивается и снова уравновешивает вес верхнего захвата 3 с рамкой 8, в результате чего нагрузка на образец 2 компенсируется.

При этом, в результате поворота уравноешиваюшего рычага 7 по часовой стрелке, контакты 16 и 18 размыкаются, вращение двигателя 19 прекращается. При сокращении размеров образца 2 работа устройства аналогична. Теперь замыкаются контакты 17 и 18 _f в результате чего полярность напряжения, подаваемого на двигатель, меняется, последний вращается в обратную сторону, ослябпяя нить 20. Рычаг 7 поворачивается против часовой стрелки, и контакты .17 и 18 размыкаются. Таким образом, в течение всего времени поддерживается близкая нулю предельная нагрузка на образце 2.

94ί

Предлагаемое устройство позволяет значительно повысить надежность и точность измерений на крутильном маятнике с механической подвеской, поскольку гарантирует устранение осевых нагрузок на образец и исключает его деформаци. Кроме того, значительно упрощается техника проведения испытаний, так как нет необходимости точного соблюдения дли- > ны образца.

Claims

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ И МОДУЛЯ СДВИГА МАТЕРИАЛОВ Изобретение относитс к исспедованию в зкоупругих свойств материалов, а именно к устройствам дл измерени низкочастотного внутреннего трени и моду л сдвига различных материалов. Известно устройство дл измерени внутреннего трени и модул сдвига материалов , содержащее крутильный ма тник включающий нижний и верхний зажимы дл установки образца и жестко соединен ное с верхним зажимом инерционное тело , магнитную подвеску, состо щую из электромагнита и регул тора тока, компенсатор осевых деформаций, содержащий элемент сравнени , и подключенные к нему задатчик напр жени , датчик обратной св зи, причем элемент сравнени подключен к механизму вертикального перемещени нижнего захвата . Недостатками этого устройства вл ютс наличие поперечных колебаний системы , что снижает точность испытаний, а также то, что использовать такой компенсатор осевых деформаций образца возМОЖНО только в крутильных ма тниках с магнитной подвеской, которые не имеют щирокого распространени . Наиболее близким по технической сущности и достегаемому результату к пред« лагаемому вл етс устройство дп измерени внутреннего трени и модул сдвига материалов, содержащее неподвижный нижний захват дл креплени исследуемого образца, колебательную систему, включающую верхний захват дл креплени (исследуемого образца, св занную с верхним захватом траверсу с инерционным грузом, шарнирно закрепленный на станине уравновешивающий рычаг, вертикальную рамку, закрепленную на верхнем захвате так, что ее ось симметрии совпадает с осью захвата, две нити, оогни концы которых закреплены на противоположных сторонах рамки по ее вертикальной оси симметрии, пружину, один конец которой скреплен со свободным коном нижней нвти, а другой- суравиовешивак шим рычагом, дополнительный рычаг, од- 3 9-457 ним своим концом шарнирно закр епленный на станине, а другим соединенный с нижним концом пружины, возбудитель крутипьных колебаний образца и средства регистрации этих колебаний CsJ.5 Недостатком известного устройства вл ютс погрешности и ненадежность результатов измерений, возникающие от до- полни1-ельного-нагружени образца усипи ми раст жени -сжати , которые, в своюю очередь, возникают в результате изменени длины образца, например от нагрева. Иегаь изобретени - повыщение точное ти и надежности измерений путем устранени напр же тй растени -сжати в ис-,д спедуемом образце. Поставленна цель достигаетс тем, ; что известное устройство снабжено компенсатором осевых деформаций образца включаюшим жесткий элемент, соединен-20 ный с пружиной и верхней нитью, дополнительную пружину, св занную с уравновещивающим рычагом и жестким элементом. упругий стержень, один конец которого шарнирно соединен с уравновешивающим25 рычагом, а другой св зан с жестким эпементом , нормально разомкнутые контакты, установленные на уравновешивающем рычаге,размещенный меншу ними контакт. установленный на упругом стержне, ревер-зо сивный двигатель, в цепь управлени ко торого включены упом нутые контакты, и закрепленную на валу двигател гибкую нить, соедин ющую его с уравновешиваюшим рычагом.„ На фиг. 1 изображено устройство, обший вид; на фиг. 2 -компенсатор осевых деформаций образца. Устройство содержит неподвижный нижНИИ захват 1 дл крепле1да исследуемого образца 2, колебатепьную систему, включающую верхний захват 3, св занную с верхним захватом 3 траверсу 4 с инерционным грузом 5, шарнирно закрепленный на станине 6 уравновешивающий рычаг 7, вертикальную раму-8, закрепленную на верхнем захвате 3 так, что ее ось симметрии совпадает с соью захвата 3, верхнюю и нижнюю нити 9 и 10 ветс-твенно, одни концы которых закреплены на противоположных сторонах рамки 8 по ее вертикальной оси симметрии, пру,. жину i 1, один конец которой скреплен со свободным концом нижней нити 10, а другой с уравновешивающим рычагом 7, дополни те Шэный рычаг 12, одним своим концом шарнирно закрепленный на станине 6, а другим соединенный с нижним концом пружины 11. 24 Кроме того, устройство содержит возбудитепь крутильных колебаний образца, средства регистрации этих колебаний ( не показаны) и компенсатор осевых деФормаций образца 2, включающий жесткий элемент 13, соединенный с пружиной 11 и верхней нитью 9, дополнитепьную пружину 14, св занную с уравновешивающим рычагом 7 и жестким элементом 13, упругий старжень 15, один конец которого шарнирно соединен с уравновещивающим рычагом 7, а другой св зан с жестким элементом 13/ нормально разомкну- ые контакты 16 и 17, установленные на уравновешивающем рычаге 7, размещенный между ними контакт 18, установлен- ный на упругом стержне 15, реверсивный двигатель 19, в цепь управлени котороРО включены упом нутые контакты 1618 , и закрепленную на валу двигател 19 гибкую нить 20, соедин ющую его с уравновешивающим рычагом 7, Дл устранени затухани механичес ких колебаний при трении о воздух и кор- розии образца при термообработке весь ма тник помещен в герметичный вакууми- рованный корпус (не показан), который в то же врем играет роль станины 6. Уравновешивающий рычаг 7 через си ьфон 21 выходит из корпуса устройства. Устройство работает следующим образом . При удпйнении по какой-либо причине образца 2 (повысилась температура, . вставлен новый образец бопьшей длины) жесткий элемент 13 поднимаетс , контакты 16 и 18 замыкают электрическую цепь двигател 19, который, враща сь, наматывает на вал нить 2О и т нет урав- новешивающий рычаг 7, пружина 14 рас- т гиваетс и снова уравновешивает вес верхнего захвата 3 с рамкой 8, в результате чего нагрузка на образец 2 компенсируетс . При этом, в результате поворота уравноешиваюшего рычага 7 по часовой стрепке , контакты 16 и 18 размыкаютс , враШение двигател 19 прекращаетс . Нри сокращении размеров образца 2 работа устройства аналогична. Теперь замыкаютс контакты 17 и результате чего пол рность напр жени , подаваемого на двигатель, мен етс , последний вращаетс в обратную сторону, осл бл нить 2О. Рычаг 7 поворачиваетс против часовой стрелки, и контакты 17 и 18 размыкаютс . Таким образом, в течение всего времени поддерживаетс близка нулю предельна нагрузка на образце 2. Предлагаемое устройство позвол ет значительно повысить надежность и точность измерений на крутильном ма тни ке с механической подвеской, поскольку гарантирует устранение oceBoix нагрузок на образец и исключает его Деформаии. Кроме того, значительно упрощаетс техника проведений испытаний, так как нет необходимости точного соблюдени длины образца. Формула изобретени Устройство Дл измерени внутреннего трени и модул сдвига материалов,содер жащее неподвижный нижний захват дл креплени исследуемого , колебательную систему, включающую верхний захват дн креплени исследуемого., образца , св занную с верхним захватом тра версу с инерционным грузом, шарнирно закрепленный на станине уравновешивающий рычаг, вертикальную рамку, закрепленную на верхнем захвате так, что ее ось сим метрии совпадает с осью захвата, две нити одни концы которых закреплены на противо положных сторонах рамки по ее вертикальной оси симметрии, пружину, один конец которой скреплен со свободным концом нижней нити, а другой-суравновешивающим рычагом, дополнительный рычаг, одним своим концом шарнирно закреппенный на станине, а другим соединенный с нижним концом пружинь, возбудитель крутигшных колебаний образца и средства регистрации этих колебаний, о тличаюшее с тем, что, с целью повышени точности и надежности измерений путем устранени напр жений раст женв -сжатн в иоЬледуемои образце, оно снабжено компенсатором осевых деформаций образца, включа- юпшм жесткий элемент, соединенный с пружиной и верхней нитью, дополнительную пружину, св занную с уравновешивающим рычагом и жестким элементом, упругий стержень, один конец которого шарнирно соединен с уравновешивакшшм рычагом, а другой св зан с жестким элементом , нормально разомкнутые контакты , установленные на .уравновешивающем рычаге, размешенный между ними контакт, установленный на упругом стержне ревёр сивный двигатель, в цепь управлени которого включены упом нутые контакты, и закрепленную на валу двигател гибкую нить, соедин ющую его с уравновешива1ошим рычагом. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР Nfe 590646,кл.в 01 N 11/16, 1975;
2.Авторское свидетельство СССР NO 724975, кл. &О1Ы 3/Э2, 1976 (прототип).

Т

/

;а

/ / f7 /5

V.

п

пз

и.

/

19

4

Фиг. г