Способ определения физико-механических свойств материалов
Изобретение относится к механическим и электромагнитным испытаниям материалов . Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет определения коэрцитивной силы исследуемого материала. Способ заключается в следующем . Образец исследуемого материала в виде-стержня подвешивают к датчикам и в нем возбуждают изгибные колебания в режиме автоколебаний. С помощью частотомера-хронометра измеряют период колебаний . К узлам колебаний образца прикрепляют гибкие жгуты из тонких медных проволочек, ло которым пропускают переменный ток различной силы. По изменению периода собственных колебаний в зависимости от силы тока определяют коэрцитивную силу материала образца, пропорциональную току перемагничивания. Одновременно определяют модуль упругости и внутреннее трение в материале, рассчитываемые по частоте собственных колебаний образца и декременту их затухания . w Ј
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (5!)5 6 01 N 27/72
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4705591/21 (22) 14.06.89 (46) 15,12.91, Бюл. N 46 (71) Рыбинский авиационный технологический институт (72) Б.M.Äðàïêèí, С.В.Малярчиков и А.А.Уртаев (53) 621.317.44 (088.8) (56) Кричитал M.À. и др. Заводская лаборатория; 1965, М 11, с.1301. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФИЗИКОМЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к механическим и электромагнитным испытаниям материалов. Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа за счет определения коэрцитивной силы исследуеИзобретение относится к механическим и электромагнитным испытаниям материалов, в частности к способам определения модуля упругости, внутреннего трения и коэрцитивной силы материалов.
Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет определения коэрцитивной силы.
Способ состоит в том, что к образцу исследуемого материала, подвешенному на тонких нитях к датчикам, в узлах колебаний прикрепляют нежесткие тоководы, с помощью которых по образцу пропускают переменный электрический ток, при этом измеряют (наряду с частотой собственных колебаний и декрементом) изменения периода собственных колебаний образца в зависимости от силы тока, Величина изменения
„„5U„„1698729 А1 мого материала. Способ заключается в следующем, Образец исследуемого материала в виде стержня подвешивают к датчикам и в нем возбуждают изгибные колебания в режиме автоколебаний, С помощью частотомера-хронометра измеряют период колебаний, К узлам колебаний образца прикрепляют гибкие жгуты из тонких медных проволочек, ло которым пропускают переменный ток различной силы, По изменению периода собственных колебаний в зависимости от силы тока определяют коэрцитивную силу материала образца, пропорционал ьную току перемагничивания. Одновременно определяют модуль упругости и внутреннее трение в материале, рассчитываемые по частоте собственных колебаний образца и декременту их затухания. периода, приходящаяся на один ампер, пропорциональна току размагничивания, который позволяет определить коэрцитивную силу.
Пример. Изготовлены образцы О 8 мм,! = 200 мм из следующих ферромагнитных материалов; армко-железо, кобальт, сталь 70СЗ и др, Образцы подвешивают на тонких нитях к двум датчикам, один из которых возбуждает колебания в образце, а другой их регистрирует, преобразует в электрический сигнал (электрические колебания той же частоты) и подает на усилитель, откуда сигнал подается на измерительные приборы. Период колебаний измеряют с помощью частотомера-хронометра /f5041 который позволяет измерить период с точностью до 1 ° 10 мкс
-з (5) за 1 с. Это позволяет в дальнейшем достаточно быстро с большой точностью измерить изменение периода при кратковремейном пропускании тока через образец, чтобы избежать его нагревания. С этой же целью колебания образца осуществляют в режиме автоколебаний, вследствие чего образец сразу же колеблется с собственной частотой. Измерив период (или частоту), определяют модуль нормальной упругости по формуле(для цилиндрического
Образца) Е =1,6388 10 (— ) (Т) где I — длина образца, см;
d — диаметр образца, см, .
P — вес образца, г;
Т = — — период собственных колебаний, f с (f — частота, Гц);
Š— модуль нормальной упругости, кгс/мм .
Внутреннее трение измеряют на той же установке и образце, что и модуль, причем исходным состоянием является колеблющийся с собственной частотой образец, Прекращая возбуждение колебаний образца, одновременно включают пересчетный прибор, который считает число колебаний, необходимое для расчета внутреннего трения С1 по формуле
Q = — = — In —, (2) ï Ап где д — декремент затухания колебаний;
Ао — начальная амплитуда;
AA — амплитуда п-го колебания, Для расчета необходимо измерить число колебаний n, s течение которых амплитуда уменьшается с Ло до An. Обычно в пересчетных приборах используются дискриминаторы, устанавливающие отношение . Ao Ao — =2,7, тогда In — =1.
Ап An
Для измерения коэрцитивной силы на той же установке и образце (для реализации предлагаемого способа) к узлам изгибных колебаний образца прикрепляют нежесткие тоководы из жгута тонких медных проволочек, по которым по образцу пропускают ток частотой 50 Гц. Силу тока изменяют от 0 до
10 А. После измерения Т и и без тока для определения Е и Q включают кратковременно ток известной силы и измеряют соответствующий период колебаний Т,.
Фиксируют изменения периода собственных колебаний образца Ь= Т - T и определяют Л Т/I. . На этих же образцах измеряют на коэрцитиметре КИМФ-1 ток перемагничивания
Ip и рассчитывают коэрцитивную силу Нс по. формуле (3)
4 и В для одного и того же прибора, формы и размеров образцов, — есть величины постоянные и определяются путем измерений. аттестационных образцов, В нашем случае
Ф ! о =2 10 А: В =3,7 10 M.
По экспериментальным данным составляют уравнение регрессии, коэффициенты которого определяют методом наименьших квадратов
Y =(240-4,3 X) 10 (4)
ЬТ где Y = -Г-, мкс/А; X = Ip, mA.
Находят по этой формуле ток размагничивания, по величине тока размагничивания определяют коэрцитивную силу по формуле
-- - =240 — 4,3.10з(3,7 10 Н, +2 10
Таким образом, предлагаемый способ позволяет одновременно измерить модуль упругости, внутреннее трение и коэрцитивную силу, что повышает производительность труда вдвое, Формула изобретения
Способ определения физико-механических свойств материалов, включающий возбуждение изгибных колебаний в исследуемом образце, измерение периода собственных колебаний и декремента их затухания, о т л.и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет определения коэрцитивной силы, через исследуемый образец пропускают переменный электрический ток и измеряют изменение периода собственных колебаний исследуемого образца, определяют коэрцитивную силу материала из следующего соотношения;
--Г- =240 — 4,3 10 (3,7 10 НС+2 10 где ЛТ(н,) — изменение периода собственных колебаний образца после пропускания через него электрического тока, I(A);
А
Нс — коэрцитивная сила материала, M
