Способ определения динамического коэффициента пуассона материала

 

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения динамического коэффициента Пуассона материала. Цель изобретения - повышение точности при определении коэффициента Пуассона за счет снижения измерительных погрешностей. Образец материала закрепляют одним концом на вибраторе, возбуждают в нем вынужденные продольные колебания с испытательной частотой , измеряют отношение амплитуд поперечных и продольных колебаний при этой частоте, возбуждают в образце дополнительные продольные колебания с понижением частоты до уровня, при котором отношение амплитуд поперечных и продольных колебаний не зависит от изменения частот, измеряют это отношение и по результатам обоих измерений судят о величине динамического коэффициента Пуассона материала на испытательной частоте. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕ НТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ зом.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4923158/28 (22) 29.03.91 (46) 15.07.93. Бюл, М 26 (71) Пермский политехнический институт (72) P.Â.Áóëüáoâè÷, Э.Н.Мурэыев, В.В.llaeлоградский, В,Г.Пальчиковский и Я.С.Садиков (56) Авторское свидетельство СССР

Ит 249715, кл. G 01 N 3/32, 1966. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИНАМИЧЕСКОГО КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА МАТЕРИАЛА (57} Изобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения динамического коэффициента

Пуассона материала. Цель изобретения— повышение точности при определении коИзобретение относится к измерительной технике, а именно к способам определения динамического коэффициента

Пуассона материала.

Цель изобретения — повышение точности измерений за счет снижения измерительных погрешностей.

В предлагаемом решении измерения проводят на двух частотах, а именно на испытательной частоте и сниженной, при которой отношение амплитуд поперечных и продольных колебаний образца не зависит от изменений частоты. Кроме того отсутствует операция вычисления длины и толщины испытуемого образца.

Способ реализуется следующим обра. Ы „„1827573 А1 зффициента Пуассона за счет снижения измерительных погрешностей. Образец материала закрепляют одним концом на вибраторе, возбуждают в нем вынужденные продольные колебания с испытательной частотой, измеряют отношение амплитуд поперечных и продольных колебаний при этой частоте, возбуждают в образце дополнительные продольные колебания с понижением частоты до уровня, при котором отношение амплитуд поперечных и продольных колебаний не зависит от изменения частот, измеряют это отношение и по результатам обоих измерений судят о величине динамического коэффициента Пуассона материала на испытательной частоте. 2 табл.

Пример, Испытания проводились на образце — столбике резиноподобного материала, диаметром 20,14 мм и длиной 40,05 00 мм. В качестве датчика поперечных колебаний использовался датчик ДУ вЂ” 5 — 2M, состоящий из двух, соединенных по (д дифференциальной схеме датчиков ускорений ДУ-5, используемых после доработки для замера амплитуды поперечных колебаний. В качестведатчика продольных колебаний использовался индуктивный датчик д

ДП-3. Сигналы с обоих датчиков усиливались виброизмерительной аппаратурой

ВИ6-5МА. После усиления сигналы. пропорциональные амплитудам продоль ых и поперечных колебаний записывались на фотобумагу с rl0мощью осциллографа

1827573

Н041У4.2, Далее на фотобумаге значения величин вышеобозначенных сигналов измерялись с погрешностью + 0,1 мм.

Испытания проводились в следующей последовательности. Исследуемый образец из резиноподобного материала жестко закреплялся одним концом на вибраторе. Второй конец образца крепился к неподвижному основанию. Необходимо отметить, что,второй конец образца может оставаться свободным. В этом случае для определения амплитуды продольных колебаний образца необходимо измерять амплитуды продольных колебаний свободного и закрепленного концов образца. При этом геометрическая разность названных амплитуд дает искомую общую амплитуду продольных деформационных колебаний исследуемого образца. В данном случае конкретного исполнения свободный конец 20 образца крепился к неподвижному основанию с целью упрощения методики испытания и последующих вычислений. В среднем сечении образца закреплялся датчик поперечных колебаний. В образце с помощью 25 вибратора возбуждались вынужденные . продольные колебания с частотой 31 Гц, с помощью датчиков поперечных и продольных колебаний определялись сигналы, про- . порциональные амплитудам поперечных 30 колебаний поверхности образца и продольных колебаний закрепленного на.вибраторе конца образца. Затем эти сигналы усиливались виброизмерительной аппаратурой и подавались на шлейфовый осциллограф для 35 регистрации на фотобумаге. На фотобумаге значения вышеобозначенных сигналов измерялись с точностью + 0,1 мм, и вычислялось отношение этих сигналов А . С целью повышения точности было проведено 10.40 дублирующих опытов (l = 10). По 10 значениям Ai было вычислено среднее арифметическое А, а также квадрат разности(А -At ) для каждого отдельного опыта. Результаты приведены в табл. 1, 45

Погрешности серии из 10 опытов вычислялись flo формулам, взятым иэ справочника

50 (Aç — Af )

ЛА = с„

55 где Л А — погрешность измерения значения отношения сигналов, пропорциональных амплитудам поперечных и продольных колебаний образца на заданной частоте (в данном случзе нэ частоте 31 Гц);

Ь - 1,81 — кбэффициент Стьюдента для

10 измерений и доверительной вероятности

0,9;

n - 10- количество дублирующих опытов.

В результате вычислений была получена следующая статистическая оценка А на частоте 31 Гц:

А А «+Л А 0,847+ 0,005

Далее частота нагружения снижалась и по приведенной выше методике вновь определялось значение А - А «+Л А, равное отношению сигналов, пропорциональных поперечным и продольным колебаниям исследуемого образца. Дублирующие опыты были проведены на 8 заданных частотах.

Результаты статистической обработки приведены в табл. 2..

Как видно из табл. 2 при частотах, меньших 0,01 Гц значение отношения сигналов, пропорциональных амплитудам поперечных и продольных колебаний образца, практически не меняется. Как было отмечено выше, это отношение с большей точностью соответствует значению динамического коэффициента Пуассона, равному 0,5.

Таким образом, значение отношения сигналов, пропорциональных амплитудам поперечных и продольных колебаний при частоте 0,01 Гц соответствует А . Отсюда значение динамического коэффициента Пуассона на частоте 31 Гц равно ,и = 0.5 - — = 0,5. = 0.433

Ас 0 979

С учетом погрешностей деления случайных величин окончательно получили р =0,433 = - 0,006

Относительная погрешность составила

0433 100 )(= 1,4

0,006

Для сравнения был вычислен динамический коэффициент Пуассона этого же образца на этой же частоте с использованием способа, предложенного в прототипе. Для этого была проведена раздельная тарировка датчиков продольных и поперечных колебаний (10 дублирующих тарировочных опытов). Затем были вычислены статистические оценки амплитуд продольных и поперечных колебаний образца, закрепленного на вибраторе, при частоте 31 Гц (10 дублирующих опытов), Амплитуды продольныхас. I и поперечных Ьб колебаний образца составили:

Л l - 0.800 + 0.004 мм;

Ьб " 0.173 "= 0,004 мм

1827573

Полученные погрешности были обусловлены максимально возможной точностью мерительного инструмента, используемого при тарировке датчиков продольных и поперечных колебаний. В частности, использовался высокоточный микрометр, имеющий цену деления 0,002 мм.

С использованием того же мерительного инструмента были определены длина! и толщина d исследуемого образца

1 = 40,05 + 0,005 мм;

d = 20,14 + 0,005 мм

Подставив полученные значения в известную формулу для определения коэффициента

Пуассона и, учитывая погрешности умножения и деления случайных величин, получим

=0,430 + 0,014

Относительная погрешность при данном способе измерения составила

Л вЂ” 100 Д =3,2;Д

Из сравнения данного результата с полученным выше видно, что предлагаемый способ позволяет повысить точность определения динамического коэффициента Пуассона более чем в 2 раза.

Предлагаемое техническое решение имеет следующие технико-экономические преимущества по сравнению с прототипом.

Повышается производительность труда испытателя, так как отпадает необходимость в тарировке датчиков продольных и поперечных колебаний, нет необходимости в определении коэффициентов усиления каналов, исключается операция согласовании KBI. ": лов друг с другом, упрощаются математические вычисления, так кэк используются лишь относительно величины, повышается

5 информативность полученных результатов испытаний, так как определяется зависимость динамического коэффициента Пуассона материала в широком диапазоне частот.

Формула изобретения

10 Способ определения динамического коэффициента Пуассона материала, заключающийся в том. что образец материала закрепляют одним концом на вибраторе, возбуждают в нем вынужденные продоль15 ные колебания с испытательной частотой и определяют отношение амплитуд поперечных и продольных колебаний при этой частоте, по которому судят о динамическом коэффициенте Пуассона, о т л и ч а ю щ и й20 с я тем, что, с целью повышения точности при определении коэффициента Пуассона наполненных полимеров за счет снижения измерительных погрешностей, в образце возбуждают дополнительные продольные коле25 бания с понижением частоты до уровня, при котором отношение. амплитуд поперечных и продольных колебаний не зависит от изменения частот, а динамический коэффициент Пуассона определяют по соотношению

Аз

=0,5 —, Ac

35 где!4 -динамический коэффициент Пуассона при колебаниях с испытательной частотой;

А -отйошениеамплитудпоперечныхи продольных кОлебаний при испытательной частоте;

А -отношение амплитуд поперечных и

40 продольных колебайий на уровне частот, при котором это отношение не зависит от изменений частоты.

Таблица 1

1827573

Таблица 2

Составитель Э. Мурзыев

Техред М.Моргентал Корректор Н. Ревская

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Заказ 2354 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открыиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5