Способ исследования демпфирующих свойств материалов со слоем покрытия при поперечных колебаниях

 

Изобретение относится к способам исследования демпфирующих свойств материалов при поперечных колебаниях, преимущественно демпфирующих полимерных покрытий. Цель изобретения - расширение диапазона исследований за счет создания однородного напряжения состояния при совместном действии нормальных и касательных напряжений. К свободному концу консольно закрепленного образца прикрепляют инерционный груз. Возбуждают поперечные резонансные колебания, регистрируют параметры колебаний и по ним судят о демпфирующих свойствах материала . Используют образец в виде балки равно-, го сопротивления изгибу, имеющей вырезы, расположенные на одинаковом расстоянии от нейтральной плоскости и частично заполненные по ширине материалом покрытия. Закон изменения ширины покрытия назначают из приведенной зависимости, полученной из условия постоянства нормальных и касательных напряжений по длине образца. 2 ил. С/) с Ь

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РеспуБлик (я)з G 01 N 3/32

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4766824/28 (22) 11,12.89 (46) 07.03.92. Бюл. М 9 (71) Калининградский государственный университет (72) С. В. Буйлов, Д. Г. Горянский и С. И., Корягин (53) 620.178(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 654882, кл. G 01 N 11/16, 1979.

Авторское свидетельство СССР

N. 1363004, кл, G 01 N 3/32, 1986. (54) СПОСОБ ИССЛЕДОВАНИЯ ДЕМПФИРУЮЩИХ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ СО СЛОЕМ ПОКРЫТИЯ ПРИ ПОПЕРЕЧНЫХ

КОЛЕБАНИЯХ (57) Изобретение относится к способам исследования демпфирующих свойств материалов при поперечных колебаниях, преимущественно демпфирующих полИзобретение относится к способам исследования демпфирующих свойств материалов со слоем покрытия при поперечных колебаниях, преимущественно демпфирующих полимерных покрытий.

Известен способ исследования динамических свойств материалов при изгибных колебаниях, заключающийся в том, что используют элемент в виде балки равного сопротивления изгибу, имеющий две расположенные под углом одна к другой боковые стенки с одинаковыми и постоянными сечениями, которые образованы сквозным вырезом в виде равнобедренной трапеции в плоскости, перпендикулярной ю

„„5IJ „„1718023 А1 имерных покрытий. Цель изобретения — рас.ширение диапазона исследований за счет создания. однородного напряжения состояния при совместном действии нормальных и касательных напряжений. К свободному концу консольно закрепленного образца прикрепляют инерционный груз. Возбуждают поперечные резонансные колебания, регистрируют параметры колебаний и по ним судят о демпфирующих свойствах материала. Используют образец в виде балки равно-, го сопротивления изгибу, имеющей вырезы, расположенные на одинаковом расстоянии от нейтральной плоскости и частично заполненные по ширине материалом покрытия.

Закон изменения ширины покрытия назначают из приведенной зависимости, полученной из условия постоянства нормальных и касательных напряжений по длине образца, 2 ил. плоскости колебаний, при этом геометрические,параметры груза, прикрепленного к свободному концу элемента, и угол между боковыми стенками выбирают из условия пересечения средних линий продольных центральных сечений этих стенок в центре тяжести груза, возбуждают в элементе изгибные (поперечные) резонансные колебания, регистрируют параметры этих колебаний и по этим параметрам судят о динамических свойствах материала элемента.

Недостатком этого способа является низкая точность, обусловленная тем, что в используемом элементе имеются переходный участок с неоднородным напряженным

1718023 в абочейчастиэлемен- его нейтральной плоскости и образующие та, который является концентратором на- полости, частично эапол ы р ненн е по ши ине а ря же н н о е д(х) слоем покрытия 4, выбираемой из следусостояние по длине элемента. Кроме того, ющего соотношения: рабочие участки используемого элемента 5 малы для исследования динамических

Я свойств, например, армированных пол- о(Х1» — С,Е, +(Ц с К«4(ц+к имерных покрытий. наиболее близким к предлагаемому яа- «(с,(агя(Цк(н (ц +б (» г„1 ляется способ исследования демпфирую- 10 щих свойств материалов при поперечных колебаниях,.заключающийся в том, что обk<4C х /Я1 разец постоянной толщины и переменной

4-е ширины закрепляют KoHGQRbHo, к свободно- с 2

7 му концу образца прикрепляют инерцион- 15 ный. груз, возбуждают в образце поперечные резонансные колебания, регик стрируют параметры этих колебаний, по ко. торым судят о демпфирующих свойствах

2 K b„J E„z d материала. При этом используют образец с -20 к двумя слоями покрытия одинаковой толщи4э Г ны, нанесенными на поверхности подлож- с. ИЦ4 « (,Д

4е-с к ки, перпендикулярные плоскости Ц4 (4,) колебаний, причем толщину покрытия и подложки выбирают из условия обеспече- 25, ниЯт оДноРоДности ДЕфоРмиРованного СО- С ЦЕ) — +РР -ЭИ 4 - 4(ю)/(Ца Р) стояния по толщине, а закон изменения ширины образца, массу и момент инерции груза назначают из приведенных расчетных зависимостей, полученных из условия обес- 30 1((< печения постоянства деформации по его Сэ) длине.

Однако при исследовании демпфирующих свойств материалов при поперечных колебаниях известным способом в матери- 35 к С але покрытия создаются лишь нормальные: i4(" )

?Ф (к1) 26% напряжения.Недостаткомзтогоспособаяа- +яя ляется невозможность испытания материала покрытия при совместном действии нормальных и касательных напряжений.. 40

Целью изобретения является повышение точности за счет создания однородного Ь (В! напряженного состояния при совместном действии нормальных и касательных напряжений.

На фиг. 1 изображены устройство для осуществления предлагаемого способа и разрез А-А; на фиг. 2 — то же вид сверху.

Материал со слоем покрытия 1, закон

Ю С.со изменения ширины которого назначают из 50

И ) условия обеспечения постоянства деформа, Е j Е„ Ч, ции по длине, закрепляют консольно, к свок»! к- бодному концу образца прикрепляют. инерционный груз 2, возбуждают в образце поперечные резонансные колебания, реги- 55 стрируют параметры этих колебаний, по ко- где д (х) =- ширина, слоя покрытия; торым судят о демпфирующих свойствах, b(l), b,(1) „-, ширина образца и значение ее используют образец, имеющий сквозные первой,производной в точке крепления продольные прорези 3 в материале, распо- инерционного груза; ложенные на одинаковых расстояниях от

Ъ(6

1718023! p(k), Кт(К) — модифицированные функции Бесселя первого и второго рода порядка v;

1 — момент инерции груза;

M — масса груза; в — собственная грузовая частота;

1 — длина образца;

p< — плотность слоя покрытия;

Е» — модуль упругости слоя покрытия;

tk — толщина. слоя покрытия;

n — число слоев покрытия;

h(, — расстояние, отсчитываемое от нейтральной плоскости до ближайшей поверхности к-ro слоя покрытия;

Кт — технологический параметр, имею.щий размерность длины; х — координата точки по длине образца.

Способ осуществляется следующим образом.

Используют образец длиной I-0,30 м, толщиной Н=0,0011 м, шириной образца в месте крепления инерционного груза

Ь(()=7,7 (О зм, шириной образца в заделке

Ь(0)=55,5 . 10 "м, параметрами инерционного груза M=1 3772 кг, 1=0,0102 кг м .

Материал образца — c àëü ВМ Ст, 3, покрытия — клеевая композиция "Спрут МП" (Е»=520 МПа; р<-1, 3 10 кгlм ). Сквозные продольные прорези в материале выполняют на расстоянии hk=2,5 . 10 м от нейтральной плоскости толщиной 1,1 10 м..

Ширина слоя покрытия в сечении х=0,030 м составляет 17,5 . 10 и, в сечении x=0,24 м — 16,2 10 м. Прорези заполняют материалом покрытия с использованием съемных прокладок, вырезанных по требуемому профилю, Образец широкой частью жестко прикрепляют к столу вибростенда, Колебания в образце возбуждаются за счет кинематического перемещения защемленного конца.

Значения нормальных и касательных напряжений в материале покрытия оценивают с помощью тензореэисторов, установленных по длине образца, на резонансной частоте

32 Гц. Создание однородного напряженного состояния при совместном действии нормальных и касательных напряжений позволяет с высокой степенью точности определить демпфирующие свойства материалов. Величины демпфирующих свойств материалов определяются на основе замеров параметров вибрации с использованием известных зависимостей.

Формула изобретения .

Способ исследования демпфирующих свойств материалов со слоем покрытия при поперечных колебаниях, заключающийся в том, что материал со слоем покрытия, закон изменения ширины которого назначают из условия обеспечения постоянства деформации по длине, закрепляют консольно, к сво5 бодному концу образца прикрепляют инерционный груз, возбуждают в образце поперечные резонансные колебания, регистрируют параметры этих колебаний, по которым судят о демпфирующих свойствах, 10 отличающийся тем, что. с целью повышения точности за счет создания однородного напряженного состояния при совместном действии нормальных и касательных напряжений, используют обра15 зец; имеющий сквозные продольные прорези в материале, расположенные на одинаковых расстояниях от его нейтральной плоскости и образующие полости, частично заполненные по ширине д (х) слоем

20 покрытия, выбираемой из соотношения т

8(х1 = — с, r,и,(М+с,к,(,(к)+ x Ãñ х

Е, х х(с (tз«(kl+I «(kl(+Ca(K-s«(4l + Ks«(k\) ), 25 где и

® Z I kp»<

k,= (;"ð (,, (2 Е: Ь. (е,е Д,,, Иет/ е- с,м«,(,i ((4 ("()

35 С, = g((.) — + Р Р -З(4(к() - Х«4. (»() /(28 Я )

4(4 («j

- ь g) —,, с, Eggô< " (" („ I«4 (4)

«4 (1) «ц" (и Г +

+»-„,(Ц+ K«,(Ц((ае,(Г(; к к-! где д (х) — ширина слоя покрытия, b(l), Ь(!) — ширина образца и значение ее первой производной в точке крепления

55 инерционного груза;

1 р(М), К р(К) — модифицированные функции

Бесселя первого и второго рода порядка v;

1 — момент инерции груза;

М вЂ” масса груза;

1718023

Составитель Д.Горянский

Редактор С,Патрушева Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 872 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1Q1

N- собственная круговая частота;

1 — длина образца;

p< — плотность слоя покрытия;

Е» — модуль упругости слоя покрытия; ь — толщина слоя покрытия;

n — число слоев покрытия;

h» — расстояние, отсчитываемое от нейтральной плоскости до ближайшей поверхности К-го слоя покрытия;

Кт — технологический параметр, имею5 щий размерность длины; х — координата точки по длине образца.