ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Метод свободных крутильных колебаний из "Акустические методы исследования полимеров" Этот метод используется в самом распространенном приборе для изучения вязкоупругих свойств полимеров — крутильном маятнике. По-видимому, около 80% всех динамических механических измерений в полимерных материалах выполнено на приборах такого типа. [c.52] Крутильный маятник служит для измерения компонент комплексного модуля сдвига О = О + гО . Непосредственно в процессе эксперимента определяются динамический модуль сдвига 6 и логарифмический декремент затухания Д. [c.52] Оки к— компоненты комплексной жесткости Ок комбинированной колеблющейся системы (подвеска-образец). [c.54] Дк— логарифмический декремент затухания комбинированной системы. [c.55] Таким образом, для определения С и tg б исследуемого образца на обратном крутильном маятнике необходимо измерить не только частоту и логарифмический декремент затухания комбинированной колеблющейся системы, но и собственную частоту и логарифмический декремент затухания системы без образца (а = 2л Д и А2). [c.55] Таким образом, для определения О и tg б с помощью прямого крутильного маятника достаточно получить экспериментальную зависимость амплитуды затухающих колебаний от времени (см. рис. 11), из которой находят период колебаний Т и логарифмический декремент Д, и знать размеры образца. Для определения С и tgб на обратном маятнике необходимо знать еще параметры колебательной системы. [c.56] Для исследования полимеров используются самые различные виды крутильных маятников . В большинстве приборов этого типа к инерционной детали или к подвижному захвату, в котором зажимается один и концов исследуемого образца, крепилось маленькое зеркальце. На это зеркальце от внешнего источника направлялся луч света, который, отражаясь, падал на калиброванную шкалу. [c.56] Наряду с оптическими методами индикации крутильных колебаний используются и электрические методы - . [c.57] В настоящее время разработаны крутильные маятники, позволяющие исследовать полимеры при очень низких температурах, вплоть до 4,2 °К- Наиболее удачными в этом смысле являются приборы, разработанные Синнот-том и Мак-Крумом °. Обзор различных способов измерения С и tg б методом крутильных колебаний содержится в работах - . [c.57] С помощью крутильных маятников можно измерять G и tg6 в диапазоне частот 10 —30 гц в широком интервале температур. Следует отметить, что наиболее перспективным является обратный крутильный маятник. [c.57] Маятник такого типа использовался автором в его работе. Этот прибор отличается от существующих тем, что в нем реализованы два способа возбуждения колебания, три способа измерения логарифмического декремента затухания и система термостатирования, позволяющая проводить измерения от —190 °С до -ЬбОО °С. Блок-схема установки представлена на рис. 13. Механическая часть 1 установки (т. е. собственно обратный крутильный маятник) позволяет проводить измерения как в вакууме, так и в атмосфере инертного газа на образцах длиной 60—160 мм круглого или прямоугольного сечения. Наиболее часто употребляемыми и наиболее удобными являются образцы прямоугольного сечения длиной 60 мм, шириной 10 мм и толщиной 1 мм. [c.57] Практика низкотемпературных измерений показывает, что возможны экспериментальные ошибки, возникающие в результате конденсации водяных паров на элементах колеблющейся системы и на образце. Для устранения такого рода ошибок рабочий объем, в котором находился маятник, герметизировали, воздух из него откачивался с помощью форвакуумного насоса 3. [c.57] Для измерения логарифмического декремента затухания используются три способа. [c.58] Во-первых, кривая затухающих колебаний может быть записана с помощью шлейфового осциллографа. Этот способ регистрации следует применять в том случае, если потери в полимерном образце сравнительно невелики и амплитуда колебаний убывает не очень сильно. [c.58] Во-вторых, используется запоминающий электронный осциллограф, при помощи которого можно записать и сохранять в течение нескольких часов (а в случае необходимости можно моментально стереть ) кривую затухающих колебаний. Этот способ наиболее удобен в случае больших потерь в исследуемом полимерном образце, когда на кривой затухающих колебаний имеется несколько (три—десять) колебаний. [c.59] Частотный диапазон установки равен 0,3—30 гц, относительная погрешность измерения О составляет 3— 4%, измерения tg б — 5—10% в зависимости от величины потерь. Регулятор температуры 4 позволяет осуществлять термостатирование исследуемого образца с точностью до 0,1 °С. [c.59] Вернуться к основной статье