Устройство для измерения поперечной деформации высокоэластичных материалов

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам для исследования деформационных свойств легкодеформируемых высокоэластичных материалов при одноосном нагружении. Устройство содержит систему зажимов образца материала, механизм задания продольной деформации, датчик измерения в виде компьютерной мыши, жестко соединенной со стрелкой-расправителем спиралевидной кромки, находящей в постоянном контакте с поверхностью образца, и регистрирующий блок в виде персонального компьютера. Перемещение стрелки-расправителя между осевой линией и кромкой образца в деформированном состоянии по заданному алгоритму с помощью программных средств преобразуется персональным компьютером в значения поперечной деформации и коэффициента сужения образца с визуализацией перемещений и полученных результатов преобразования на экране монитора. Технический результат полезной модели заключается в повышении точности измерения поперечной деформации при одновременном упрощении устройства и его применения, а также в расширении его технологических возможностей. 1 илл.

Полезная модель относится к приборостроению для легкой и текстильной промышленности и может быть использована для исследования деформационных характеристик легкодеформируемых (высокоэластичных) материалов типа тканей и трикотажных полотен с вложением полиуретановых нитей.

Известен прибор (Бузов Б.А. Практикум по материаловедению швейного производства. - М.: Издательский центр «Академия», 2003, с.103-104) для считывания продольной и поперечной деформаций при одноосном нагружении. К недостаткам этого прибора следует отнести технологические ограничения, возникающие при исследовании высокоэластичных материалов вследствие появления при одноосном нагружении краевого эффекта в виде спиралевидной кромки по длине образца. При этом определение величины поперечной деформации (сужения) образца технологически и технически затруднено вследствие необходимости расправления спиралевидной кромки посредством ручных приемов и удержания ее в расправленном состоянии в ходе измерения, что создает дополнительные труднопрогнозируемые погрешности не инструментального характера.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для измерения поперечной деформации высокоэластичных материалов [патент РФ №2002243, опубл. 30.10.93 г.], которое содержит механизм задания продольной деформации в виде разрывной машины, датчик измерения, регистрирующий блок, оптическую систему и предметную рамку, выполненную из двух частей, одна из которых неподвижно связана с оптической системой, а другая установлена с возможностью поворота относительно первой, при этом в ней выполнены прорези для прохождения светового потока, в центральной части расположена игла, предназначенная для фиксации материала, а датчик измерения выполнен в виде фотоэлемента, установленного на поворотной части предметной рамки.

Недостатком этого устройства является сложность, обусловленная закреплением устройства в процессе измерения непосредственно на образце, что создает

неудобства в работе и вносит погрешность в результаты за счет веса самого устройства. Для устранения краевого эффекта (спиралевидности кромок) в известном устройстве материал пропускают между двумя ограничивающими плоскостями, что увеличивает погрешность измерения за счет наличия сил трения. Кроме того, на точность измерения известного устройства влияет погрешность, связанная с неизбежными флюктуациями интенсивности исходного светового потока.

Задачей создания полезной модели является повышение точности измерения поперечной деформации при одновременном упрощении устройства и его применения, а также расширение его технологических возможностей.

Поставленная задача решается устройством для измерения поперечной деформации высокоэластичных материалов, содержащим систему зажимов образца, механизм задания продольной деформации, датчик измерения и регистрирующий блок, в котором, в отличие от известного устройства, датчик измерения выполнен в виде компьютерной мыши, жестко соединенной со стрелкой-расправителем спиралевидной кромки и обеспечивающей возможность перемещения упомянутой стрелки-расправителя между осевой линией и кромкой образца в деформированном состоянии при ее постоянном контактном взаимодействии с поверхностью образца, регистрирующий блок выполнен в виде персонального компьютера с возможностью преобразования величины перемещении стрелки-расправителя при помощи программных средств по заданному алгоритму в значения поперечной деформации Н=Н₀-H_i, (Н ₀ и Н_i - соответственно значения исходной ширины образца и его ширины при продольной деформации l) и коэффициента сужения , а также с возможностью визуализации на экране монитора перемещений стрелки-расправителя и результатов преобразования.

На фотографии (фиг.) наглядно представлена физическая модель устройства.

Функциональная часть устройства содержит компьютерный манипулятор (компьютерную мышь) 1, жестко соединенный с ним кронштейн 2, несущий стрелку-расправитель 3 для поперечного сканирования образца деформируемого

материала при контактном взаимодействии с ним, оцифрованную шкалу 4 величины осевой продольной деформации и оцифрованную шкалу 5 нагружения образца, а также подвижные зажимы 6 и 7 образца материала. Один из зажимов 6 связан с динамометром 8. Устройство снабжено платформой 9 для исключения возможности провисания образца в процессе измерения и опорной площадкой 10 для компьютерной мыши. В состав устройства входит также винтовая передача 11 для задания величины деформации образцу материала 12. Реперные метки 13 на зажимах 6 и 7 определяют положение оси симметрии образца или другой линии, смещенной параллельно ей, принимаемой за нулевую (базовую) линию отсчета, условно именуемую осевой. Устройство содержит регистрирующий блок в виде включающего процессор (системный блок) 14 и монитор 15 персонального компьютера для приема информации о величине перемещения стрелки-расправителя, обработки информации по заданному алгоритму с визуализацией упомянутых перемещений и результатов их преобразования в значения поперечной деформации.

Устройство работает следующим образом.

После внесения исходных данных (параметры образца, вид материала, его волокнистый состав и т.д.) в память процессора 14, закрепления образца 12 по условию совпадения нанесенной на нем осевой линии с реперными метками 13 на зажимах 6 и 7 и настройки нулевого значения поперечной деформации устанавливают стрелку-расправитель 3 в базовое (нулевое) положение.

Далее посредством винтовой передачи 11 и динамометрической системы нагружения 8 осуществляют перемещение зажима 7 на задаваемую величину продольной деформации. Информацию о нагружении и величинах продольного перемещения, отражающих величину абсолютной деформации по длине образца (l), вводят в память процессора 14.

После фиксации ее положения относительно осевой линии стрелку-расправитель 3, жестко связанную с корпусом компьютерной мыши 1, совместно с мышью перемещают в поперечном направлении к боковому срезу материала, расправляя спиралевидную кромку. При этом на экране монитора ее перемещение визуализируется в виде перемещения курсора и преобразуется посредством программных средств в значение поперечной деформации образца (сужения)

H=H₀-H_i (H ₀ и H_i - соответственно значения исходной ширины образца и его ширины при продольной деформации l.

По заданному алгоритму и введенным в память процессора данным проводится расчет коэффициента сужения образца.

При изменении величины нагружения, продольной деформации и вводе их в процессор в качестве исходных данных цикл измерения повторяется.

Устройство для измерения поперечной деформации высокоэластичных материалов, содержащее механизм задания продольной деформации, систему зажимов образца, датчик измерения, регистрирующий блок, отличающееся тем, что датчик измерения выполнен в виде компьютерной мыши, жестко соединенной со стрелкой-расправителем спиралевидной кромки и обеспечивающей возможность перемещения упомянутой стрелки-расправителя между осевой линией и кромкой образца в деформированном состоянии при постоянном контактном взаимодействии с поверхностью образца, а регистрирующий блок выполнен в виде персонального компьютера с возможностью преобразования величины перемещения стрелки-расправителя при помощи программных средств по заданному алгоритму в значения поперечной деформации Н=Н₀-Н_i (H ₀ и H_i - соответственно значения исходной ширины образца и его ширины при продольной деформации l) и коэффициента сужения , а также с возможностью визуализации на экране монитора перемещений стрелки-расправителя и результатов преобразования.