Образец для определения модуля сдвига и способ его определения
СО!ОЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5!)5 01 N 3 32 3 24
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР! (21) 4037678/28; 4057972/28 (22) 13.03.86 (46) 23.02.91. Бюл. № 7 (71) Московский институт радиотехники, электроники и автоматики (72) Ю. И. Виноградов, Е. И. Кочемасова, В. М. Овчинников и Г. Д. Кошкин (53) 620.! 76.24 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 989375, кл. G 01 N 3/24, 1981.
Авторское свидетельство СССР № 1060982, кл. G 01 N 3/32, 1982. (54) ОБРАЗЕЦ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МОДУЛЯ СДВИГА И СПОСОБ ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к испытаниям материалов на прочность, в частности к определению модуля сдвига трехслойных образцов материала заполнителя. Цель изобретения — повышение точности путем устранения влияния краевых эффектов, а также расширение технологических возможностей путем обеспечения усталостных испытаний.
„„SU„„1629810 A 1
Образец состоит из несущих слоев и расположенного между ними слоя заполнителя.
Слои выполнены в виде образованных витками волокон со связующим составом полых цилиндров 1, 2 и 3. Волокна имеют прочность на разрыв, превышающую прочность на разрыв связующего состава. В полости цилиндра 2 установлена прикрепленная к нему инерционная масса 4. Параметры образца подбирают намоткой и обмоткой волокон. В образце возбуждают резонансные чередующиеся колебания — линейные и крутильные, а модуль сдвига определяют из следующих соотношений: G,= (4лт /1 ) )С
)< (Явнеш — Явнутр/Явнеш+Явнутр), Gy= (4JTJxv /
/! ) (Явне>U — Рвнутр / (ивнев> + Явнутр ) I / Явнутр >
Яв"ш — внешний диаметр слоя заполнителя, К"у.р — внутренний диаметр слоя заполнителя, 1 — длина слоя заполнителя, собственная частота линейных колебаний, J„ „— осевой момент инерционной массы, vi — собственная частота крутильных колебаний. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 1 ил.
1629810
Изобретение относичся к испытаниям материалов на прочность, в частности к определению модуля сдвига трехслойных образцов материала заполнителя.
Цель изобретения — повышение точности путем устранения влияния краевых эффектов, а также расширение технологических возможностей путем обеспечения усталостных виспытаний.
;„ . На чертеже представлен образец для определения модуля сдвига с инерционной массой.
Образец содержит несущие слои в виде наружного и внутреннего полых цилиндров 1 и 2, между цилиндрами 1 и 2 расположен слой 15 заполнителя, например, ячеистой структуры, выполненный в виде коаксиального цилиндрам l и 2 полого цилиндра 3. Цилиндры 1 — 3 образованы витками волокон со связующим составом. Материал волокон имеет прочность на разрыв, превышающую прочность на разрыв связующего состава. В цилиндре 2 размещена соосная ему цилиндрическая инерционная масса 4.
Образец изготавливают следующим обра- 25 зом.
Наматывают на оправку заданное число волокон нитей, прядей или тканых лент, пропитанных связующим составом, формируя цилиндр 2. Затем формируют слой запол 0 нителя в виде цилиндра 3, например, из пенопласта ПХВ-1-195, из металлической фольги, бужных, картонных, тканных сотопластов и т. д. Аналогично формируют цилиндр 1.
Несущие слои могут быть образованы как одним, так и разными материалами, одинаковой или разной толщины.
Термообработкой отверждают связующий состав, при котором несущие слои становятся упругими с требуемой жесткостью и жестко соединяются с заполнителем. При много- 4р кратном использовании образца отматывают заданное число волокон, формируя образец заданных размеров.
Способ определения модуля сдвига образца осуществляют следующим образом.
Отмоткой илн намоткой волокон подби- 45 рают параметры образца. Жестко связывают один из несущих слоев с инерционной массой 4, например, устанавливают ее и закрепляют в полости цилиндра 2.
Цилиндр 1, не связанный с массой 4, с торцов соединяют с возбудителем линейных или крутильных колебаний, например с вибростендом. Возбуждают в нем по заданной программе чередующиеся осевые и крутильные резонансные колебания по основной форме путем сообщения возбудителем гармо15 нических или крутильных перемещений цилиндру I. Специальная автоматическая система, которой снабжен вибростенд, изменяя частоту колебаний возбудителя, образует, а затем и поддерживает в процессе испытаний явление резонанса. С помощью измерительной аппаратуры, например любого электронного лучевого осциллографа, через определенные промежутки времени измеряют частоту и амплитуду линейных и крутильных колебаний инерционной массы 4.
По изменению резонансной частоты, которая, как правило, уменьшается, и изменению амплитуды, которая, как правило, увеличивается, судят об усталости заполнителя, а модули сдвига его G, и б определяют из соотношений
4amv Rnnenn — Явнутр
G,— в Явнеп + Явнутр
4лУ„, Кв +Яв ут 1
Ч 2
8 (Явнеш+Яннут) Яннут где Й « — радиус наружной поверхности слоя заполнителя;
Квнут радиус внутренней поверхности слоя заполнителя;
1 — длина слоя заполнителя;
m — инерционная масса;
v — собственная частота линейных колебаний;
vI — собственная частота крутильных колебаний.
Образец не нуждается в специальном приспособлении для сохранения параллельности несущих слоев в процессе динамических испытаний. Осевая симметрия конструкции образца обеспечивает их параллельность при возбуждении как линейных, так и крутильных колебаний.
Формула изобретения
l. Образец для определения модуля сдвига, содержащий несущие слои и расположенный между ними слой заполнителя, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, слои выполнены в виде коаксиально расположенных полых цилиндров и образованы витками волокон со связующим составом.
2. Образец по п. 1, отличающийся тем, что волокна выполнены из материала с прочностью на разрыв, превышающей прочность на разрыв связующего состава.
3. Способ определения модуля сдвига, заключающийся в том, что в образце возбуждают резонансные колебания и определяют их собственные частоты, по которым судят о модуле сдвига, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения технологических возможностей путем обеспечения также и усталостных испытаний, жестко связывают один из несущих слоев с цилиндрическим соосным образцу телом, в образце возбуждают чередующиеся колебания: линейные и крутильные, а модули
1629810
G„= — —4лгп "<< Явнеш — Явнутр
8 Явнеш + Явн>тр 2
4Ых1 Явнеш — Явнутр
G,— х
О (Явнеш + Явнутр ) Явнутр
Составитель A. Грунина
Редактор С. Пекарь Текрел А. Кравч< к lw<>pp< I,«
Заказ 434 Тира.к 392 По <и «н<><
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ <.С(.1
113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская ниб.. д. -1 5
Производственно-издательский комбинат «Патент». г. У кгор«л. у.л. Г;II;Ip
1 — длина слоя заполнителя;
R. — радиус наружной поверхности сл<уя заполнителя;
Квну р — радиус внутренней поверхности слоя заполнителя;
J„— осевой момент инерции цилиндрического тела.
