ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Динамические методы определения упругих постоянных и сопоставление их с соответственными квазистатическими постоянными из "Конструкционные полимеры Книга 1" Условия эксплуатации конструкционных полимеров приводят к необходимости изучения сопротивления этих материалов динамическим нагрузкам. Известно, что большинство материалов в условиях динамического воздействия ведет себя совершенно иначе, чем при статическом нагружении. Поэтому для более полного выяснения прочностных и деформационных резервов материала необходимо применять динамические методы исследования. Динамические методы позволяют также получать характеристики, недоступные статическим методам исследования, например обнаруживать структурные из.менения материалов. Кроме того, некоторые факторы, являющиеся второстепенными при статическом исследовании и обычно не учитывающиеся, становятся решающими при динамических испытаниях. В настоящей главе описаны основные методы исследования конструкционных полимеров при действии динамических нагрузок. [c.221] Наряду со статическими методами определения упругих постоянных полимерных материалов получили распространение динамические методы, которые можно разделить на несколько классов 1) метод сво1бодных колебаний 2) резонансный метод 3) метод распространения волн 4) непосредственное определение кривых напряжение — деформация . Применение того или иного метода зависит от периода и амплитуды измеряемой деформации и формы образца, которая наиболее пригодна. Основное преимущество первых трех методов — это быстрота и точность определения механических характеристик и возможность многократной проверки результатов на одних и тех же образцах. [c.221] Метод свободных колебаний. Свободные колебания происходят в результате создания некоторых начальных условий — смещения и скорости, но без какого-либо внешнего воздействия на систему в ходе самого колебательного процесса. [c.222] Если тело совершает колебания, часть упругой энергии всегда превращается в тепло вследствие внутреннего трения. Так, когда твердый образец вибрирует, его свободные колебания затухают даже в том случае, когда он изолирован от окружающей среды. [c.222] Таким образом, коэффициент поглощения рассматриваемой системы вдвое больше логарифмического декремента. [c.223] Если механические свойства исследуемого материала линейны, т. е. его упругие свойства не зависят от амплитуды, то при заданной частоте колебаний период и логарифмический декремент свободных колебаний будут определять механическое поведение данного материала. Этим методом проведено большое число исследований внутреннего трения. Так как для облегчения наблюдения желательна большая амплитуда, метод свободных колебаний обычно реализуется в таких вариантах свободные изгибные или крутильные колебания, а также свободные затухающие колебания в вязких жидкостях. [c.223] При очень медленных колебаниях как период, так и логарифмический декремент можно измерить непосредственно, при высоких частотах применяются фотографический или электрический методы записи. Чтобы охватить необходимую область частот, применяют образцы различных размеров или используют дополнительные инерционные элементы, что позволяет изменять период колебаний при одном и том же образце. [c.223] Основное преимущество метода свободных колебаний — его простота. Погрешность метода в измерениях внутреннего трения происходит за счет внешних потерь, вызываемых сопротивлением воздуха, трением в опорах и т. п. [c.223] В случае свободных затухающих изгибных колебаний определение логарифмического декремента производилось нами следующим образом. Прямоугольный образец, имеющий размеры 200x30x6 мм, консольно закреплялся в жесткой станине. На верхней и нижней поверхностях образца наклеивались проволочные датчики сопротивления. Образец отклонялся от нулевого положения путем подвешивания груза, после чего внезапно освобождался от него и совершал свободные затухающие колебания. Процесс затухания колебаний записывался на виброграмму с помощью динамического усилителя (типа ДУ) и шлейфового осциллографа (типа МПО-2). [c.223] Такой способ получения виброграммы затухающих свободных колебаний весьма прост и использует стандартную измерительную аппаратуру. [c.223] Для исследования упругих свойств резиноподобны.х материалов Ноли [12] использовал пять различных экспериментальных методов, чтобы охватить всю область частот от 0,1 гц до 120 кгц. При самых низких частотах (от 0,1 до 25 гц) применялся метод свободных колебаний, причем образец действовал как упругая восстанавливающая сила на балку, качающуюся на ножевой призме. [c.224] Джемант и Джексон [2] использовали метод как крутильных, так и изгибных колебаний для металлов, стекла и диэлектриков. [c.225] В табл. 4.1 (приведены значения логарифмического декремента для различных материалов по данным Джеманта и Джексона, полученные ими при частотах между 0,3 и 10 гц. [c.225] Различные пластики методом свободных крутильных колебаний в области частот до 1000 гц исследовал Лизерзич [3], используя фотографические методы записи. [c.225] МОЖНО изменять от доли секунды до нескольких секунд, что дает возможность определить изменение динамического модуля с частотой. [c.226] Если ПО возможности исключено внешнее демпфирование, вызываемое сопротивлением воздуха, потерями в опорах и т. п., то резонансным методом можно определить упругие постоянные образца, а также внутреннее трение. Резонансная частота колеблющейся консоли дает точный метод измерения динамического модуля продольной упругости и используется для изучения упругих свойств твердых тел. [c.227] При вынужденных колебаниях мерой внутреннего трения может служить острота резонансной кривей. Если образец нагружают синусоидальной силой заданной амплитуды, частота которой может меняться, и амплитуду колебаний образца записывают как функцию частоты, то график этой зависимости имеет максимум при резонансной частоте и падает по обе стороны от этой точки. При самом низком внутреннем трении образца острота этого резонансного пика наибольшая, и если — изменение частоты вынуждающей силы, необходимое для изменения амплитуды от половины ее максимального значения по одну сторону резонансной частоты до половины максимального значения по другую сторону, то AN /N является мерой внутреннего трения. [c.227] Вернуться к основной статье