[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2465551C1 - Measuring method of elastic constants of materials - Google Patents

Measuring method of elastic constants of materials Download PDF

Info

Publication number
RU2465551C1
RU2465551C1 RU2011115635/28A RU2011115635A RU2465551C1 RU 2465551 C1 RU2465551 C1 RU 2465551C1 RU 2011115635/28 A RU2011115635/28 A RU 2011115635/28A RU 2011115635 A RU2011115635 A RU 2011115635A RU 2465551 C1 RU2465551 C1 RU 2465551C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sample
modulus
specimen
load
measured
Prior art date
Application number
RU2011115635/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Егорович Гапонов (RU)
Владимир Егорович Гапонов
Вадим Семенович Гуревич (KZ)
Вадим Семенович Гуревич
Анри Мулдабекович Исаев (KZ)
Анри Мулдабекович Исаев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Криптон" (ООО "Криптон")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Криптон" (ООО "Криптон") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Криптон" (ООО "Криптон")
Priority to RU2011115635/28A priority Critical patent/RU2465551C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2465551C1 publication Critical patent/RU2465551C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: design load is applied to the specimen installed in grips. Digital hologram of specimen with no load is recorded. The specified loading force is applied and specimen hologram in loaded condition is recorded. Digital holographic interferogram of the specimen is calculated. Normal movements of the specimen surface at bending are measured, and elasticity modulus and shear modulus is measured. The above sequence of actions is repeated using various values of loading force, and average value of elasticity modulus, shear modulus and Poisson number is calculated based on the obtained values.
EFFECT: higher measurement accuracy of elastic constants of materials with simultaneous reduction of time consumption for preparation and performance of measurements and for processing of results.
4 dwg

Description

Изобретение относится к способам определения механических свойств материалов путем приложения заданных нагрузок, а именно к способам определения статического модуля упругости Юнга (ниже модуль упругости), модуля сдвига и коэффициента Пуассона. Измерения проводят при нагружении образцов на изгиб.The invention relates to methods for determining the mechanical properties of materials by applying specified loads, and in particular to methods for determining the static Young's modulus of elasticity (below the modulus of elasticity), shear modulus, and Poisson's ratio. Measurements are carried out while loading the samples in bending.

Известен способ определения модуля упругости [Авторское свидетельство СССР №954850, кл. G01N 3/08, 1982], основанный на том, что нагружают растяжением образец материала, имеющий площадь F сечения, с установленным на нем датчиком деформации, измеряют сигнал ΔR с датчика, соответствующий изменению напряжения в рабочем сечении. Используют образец эталонного материала, имеющий площадь FЭ сечения и модуль упругости EЭ с установленным на нем датчиком деформации, который размещают последовательно с образцом исследуемого материала и нагружают одновременно с ним, измеряют сигнал ΔRЭ с датчика, установленного на образце эталонного материала, и рассчитывают модуль упругости Е материала.A known method of determining the modulus of elasticity [USSR Author's Certificate No. 954850, class. G01N 3/08, 1982], based on the fact that a sample of a material having a cross-sectional area F with a strain sensor installed on it is loaded by tension, the signal ΔR from the sensor is measured, which corresponds to the change in voltage in the working section. A sample of a reference material is used having a cross-sectional area F E and an elastic modulus E E with a deformation sensor installed on it, which is placed in series with the sample of the material under investigation and loaded simultaneously with it, the signal ΔR E is measured from the sensor installed on the sample of the reference material, and calculated elastic modulus E of the material.

Недостатками указанного способа определения модуля упругости являются: необходимость использования эталонного материала, сложность реализации и недостаточная во многих практических случаях точность определения искомых величин.The disadvantages of this method of determining the modulus of elasticity are: the need to use a reference material, the complexity of implementation and insufficient in many practical cases, the accuracy of the determination of the desired values.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении точности измерения упругих констант материалов (модуля упругости, модуля сдвига и коэффициента Пуассона) с одновременным сокращением временных затрат на подготовку и проведение измерений, а также на обработку результатов.The technical problem to which the invention is directed is to increase the accuracy of measuring the elastic constants of materials (elastic modulus, shear modulus and Poisson's ratio) while reducing the time required to prepare and conduct measurements, as well as to process the results.

Поставленная задача решается тем, что в способе измерения упругих констант материалов путем нагружения расчетной нагрузкой образца, установленного в захватах, согласно изобретению записывают голограмму образца без нагрузки, прикладывают заданное нагружающее усилие и записывают голограмму образца в нагруженном состоянии, рассчитывают цифровую интерферограмму образца, по полученной интерферограмме измеряют нормальные перемещения поверхности образца при изгибе и определяют значение модуля упругости, модуля сдвига и коэффициента Пуассона материала образца, причем указанную последовательность действий осуществляют повторно, используя разные значения нагружающего усилия, и на основе полученных значений вычисляют среднее значение упругих констант.The problem is solved in that in the method for measuring the elastic constants of materials by loading the calculated load of the sample installed in the grippers, according to the invention, a hologram of the sample is recorded without load, a predetermined loading force is applied and a hologram of the sample is recorded in the loaded state, the digital interferogram of the sample is calculated from the obtained interferogram measure normal displacements of the sample surface during bending and determine the value of the elastic modulus, shear modulus, and Pu coefficient ssona sample material, wherein said sequence of actions carried out repeatedly, using different values of the loading force, and on the basis of the obtained values is calculated the average value of the elastic constants.

На фиг.1 представлена схема нагружения образца при измерении модуля упругости.Figure 1 presents a diagram of the loading of the sample when measuring the modulus of elasticity.

На фиг.2 представлена интерферограмма (а) и соответствующее поле нормальных перемещений (б) при плече приложения нагрузки Lk=9 мм при измерении модуля упругости.Figure 2 presents the interferogram (a) and the corresponding field of normal displacements (b) at the shoulder of the load Lk = 9 mm when measuring the elastic modulus.

На фиг.3 представлен вид конечного результата измерения модуля упругости материала образца.Figure 3 presents a view of the final result of measuring the modulus of elasticity of the sample material.

На фиг.4а) приведена голографическая интерферограмма образца, закрепленного в трех точках и нагруженного силой Р, а на фиг.4б) представлен график функции нормальных перемещений в зависимости от координат W=f(x,y) при заданном Р при измерении модуля сдвига.Fig. 4a) shows a holographic interferogram of a sample fixed at three points and loaded with a force P, and Fig. 4b) shows a graph of the normal displacement function depending on the coordinates W = f (x, y) for a given P when measuring the shear modulus.

Способ реализуется следующим образом.The method is implemented as follows.

1. Измерение модуля упругости1. Measurement of the modulus of elasticity

Измерения проводились на консольно закрепленной балке прямоугольного сечения (далее - образец) с размерами 100×15×2 мм, выполненной из сплава АМц при нагружении чистым изгибом.The measurements were carried out on a cantilever beam of rectangular cross-section (hereinafter referred to as the sample) with dimensions of 100 × 15 × 2 mm made of an AMts alloy under loading by a pure bend.

Порядок проведения измеренийMeasurement Procedure

1. С помощью цифрового голографического интерферометра регистрируется цифровая голограмма образца без нагрузки и запоминается в виде отдельного файла в компьютере.1. Using a digital holographic interferometer, a digital hologram of a sample is recorded without load and stored as a separate file in a computer.

2. Задается нагружающее усилие Р (нагрузка 1 грамм) при значении Lk, равном 9 мм (фиг.1).2. The loading force P (load 1 gram) is set at a value of L k equal to 9 mm (Fig. 1).

3. С помощью цифрового голографического интерферометра регистрируется цифровая голограмма образца в нагруженном состоянии и запоминается в виде отдельного файла в компьютере.3. Using a digital holographic interferometer, a digital hologram of a sample is recorded in a loaded state and stored as a separate file in a computer.

4. Рассчитывается голографическая интерферограмма образца и измеряется его упругая линия при изгибе.4. The holographic interferogram of the sample is calculated and its elastic line is measured during bending.

5. Производится аппроксимация измеренной упругой линий образца параболой и определяется значение коэффициента А в аппроксимирующей формуле:5. The measured elastic lines of the sample are approximated by a parabola and the coefficient A is determined in the approximating formula:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где А - коэффициент, определенный при аппроксимации упругой линии балки параболой.where A is the coefficient determined by approximating the elastic line of the beam with a parabola.

6. Рассчитывается значение модуля упругости:6. The value of the elastic modulus is calculated:

Figure 00000002
,
Figure 00000002
,

гдеWhere

b - ширина образцаb - sample width

h - толщина образцаh - sample thickness

Р - величина нагружающего усилияP is the magnitude of the loading force

Lk - плечо приложения нагружающей силыL k - shoulder application of loading force

Вид представления конечного результата измерений показан на фиг.3.A view of the final measurement result is shown in Fig.3.

7. Производятся повторные действия по п.п.1…6. Количество повторных измерений составляет n=10.7. Repeated actions are carried out according to items 1 ... 6. The number of repeated measurements is n = 10.

8. Из 10 измерений определяются среднее значение модуля упругости (формула 1.1), среднее квадратическое отклонение измеренных результатов (формула 1.2) и коэффициент вариации (формула 1.3).8. From 10 measurements, the average value of the elastic modulus (formula 1.1), the standard deviation of the measured results (formula 1.2) and the coefficient of variation (formula 1.3) are determined.

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
Figure 00000005

В таблице 1 приведены результаты соответствующих измерений.Table 1 shows the results of the corresponding measurements.

Таблица 1Table 1 Номер измерения iMeasurement Number i Измеренное значение

Figure 00000006
(кгс/мм2)Measured value
Figure 00000006
(kgf / mm 2 ) 1one 6869,1646869,164 22 6983,8286983,828 33 7017,6717017,671 4four 6717,3346717,334 55 7217,8487217,848 66 7304,7797304,779 77 6927,5796927,579 88 7111,6377111,637 99 7188,3687188,368 1010 6859,6866859,686

Среднее измеренное значение

Figure 00000007
, рассчитанное по формуле 1.1:Average measured value
Figure 00000007
calculated by the formula 1.1:

Figure 00000008
Figure 00000008

Среднее квадратическое (стандартное) отклонение S, определенное по формуле (1.2), составляет;The root-mean-square (standard) deviation S, determined by formula (1.2), is;

S9=184,68 кгс/мм2.S 9 = 184.68 kgf / mm 2 .

Коэффициент вариации ξ, определенный по формуле (1.3), составляет:The coefficient of variation ξ determined by formula (1.3) is:

ξ9=2,63.ξ 9 = 2.63.

9. Задается нагружающее усилие Р (нагрузка 1 грамм) при значении Lk, равном 24 мм. Последовательно выполняются действия по пп.1…8.9. The loading force P (load 1 gram) is set at a value of L k equal to 24 mm. Consistently performed actions according to paragraphs 1 ... 8.

В таблице 2 приведены результаты соответствующих измерений.Table 2 shows the results of the corresponding measurements.

Таблица 2table 2 Номер измерения iMeasurement Number i Измеренное значение

Figure 00000009
(кгс/мм2)Measured value
Figure 00000009
(kgf / mm 2 ) 1one 6717,6746717,674 22 6828,1776828,177 33 6844,8326844,832 4four 6764,4516764,451 55 7071,4647071,464 66 7018,6417018,641 77 7164,1357164,135 88 6830,8936830,893 99 7189,8717189,871 1010 7079,0687079,068

Среднее измеренное значение

Figure 00000010
:Average measured value
Figure 00000010
:

Figure 00000011
Figure 00000011

Среднее квадратическое (стандартное) отклонение S составляет:The mean square (standard) deviation S is:

S24=172,54 кгс/мм2.S 24 = 172.54 kgf / mm 2 .

Коэффициент вариации ξ составляет:The coefficient of variation ξ is:

ξ24=2,48.ξ 24 = 2.48.

10. Задается нагружающее усилие Р (нагрузка 1 грамм) при значении Lk, равном 49 мм. Последовательно выполняются действия по пп.1…8.10. The loading force P (load 1 gram) is set at a value of L k equal to 49 mm. Consistently performed actions according to paragraphs 1 ... 8.

В таблице 3 приведены результаты соответствующих измерений.Table 3 shows the results of the corresponding measurements.

Таблица 3Table 3 Номер измерения iMeasurement Number i Измеренное значение

Figure 00000012
(кгс/мм2)Measured value
Figure 00000012
(kgf / mm 2 ) 1one 6847,6656847,665 22 6879,5736879,573 33 7019,2867019,286 4four 7041,3277041,327 55 7031,6077031,607 66 6907,6946907,694 77 7094,4367094,436 88 6788,9706788,970 99 7055,2557055,255 1010 6993,2486993,248

Среднее измеренное значение

Figure 00000013
:Average measured value
Figure 00000013
:

Figure 00000014
Figure 00000014

Среднее квадратическое (стандартное) отклонение S составляет:The mean square (standard) deviation S is:

S49=102,03 кгс/мм2 S 49 = 102.03 kgf / mm 2

Коэффициент вариации ξ составляет:The coefficient of variation ξ is:

ξ49=1,46ξ 49 = 1.46

11. Производится статистическая обработка результатов измерений. Вычисляются значения:

Figure 00000015
- среднее значение модуля упругости, S - среднее квадратическое (стандартное) отклонение модуля упругости, ξ - коэффициент вариации.11. Statistical processing of measurement results is performed. The values are calculated:
Figure 00000015
is the average value of the elastic modulus, S is the mean square (standard) deviation of the elastic modulus, ξ is the coefficient of variation.

Полный объем выборки измеренных значений Е при трех плечах приложения нагрузки (L9, L24, L49) составляет 30 измерений.The total sample size of the measured E values at three load application arms (L 9 , L 24 , L 49 ) is 30 measurements.

В этом случае значение модуля упругости сплава АМц:In this case, the value of the elastic modulus of the alloy AMts:

Figure 00000016
=6979 кгс/мм2
Figure 00000016
= 6979 kgf / mm 2

Среднее квадратическое (стандартное) отклонение SE составляет:The mean square (standard) deviation S E is:

SE=153,1 кгс/мм2 S E = 153.1 kgf / mm 2

Коэффициент вариации ξE равен:The coefficient of variation ξ E is equal to:

ξE=2,19.ξ E = 2.19.

В таблице 4 представлены величины

Figure 00000017
и характеристики рассеяния при определении модуля упругости сплава АМц известным способом при помощи испытательной машины Instron 1185 и заявляемым способом при помощи цифрового голографического интерферометра, а также справочное значение
Figure 00000018
.Table 4 presents the values
Figure 00000017
and scattering characteristics when determining the elastic modulus of an AMc alloy in a known manner using an Instron 1185 testing machine and the inventive method using a digital holographic interferometer, and also a reference value
Figure 00000018
.

Таблица 4Table 4 Справочное значениеReference value Instron 1185Instron 1185 Заявляемый способThe inventive method Модуль упругости

Figure 00000019
Elastic modulus
Figure 00000019
7087 кгс/мм2 7087 kgf / mm 2 6689 кгс/мм2 6689 kgf / mm 2 6979 кгс/мм2 6979 kgf / mm 2 Среднее квадратическое отклонение SE Standard deviation S E 202,8 кгс/мм2 202.8 kgf / mm 2 153,1 кгс/мм2 153.1 kgf / mm 2 Коэффициент вариации ξE Coefficient of variation ξ E 3,033.03 2,192.19

Из приведенных данных следует, что измерение модуля упругости заявляемым способом обеспечивает повышение достоверности и точности измерений при минимальных требованиях к подготовке образца и использовании простейшего устройства для крепления и нагружения образца.From the above data it follows that the measurement of the elastic modulus of the claimed method provides an increase in the reliability and accuracy of measurements with minimal requirements for sample preparation and the use of a simple device for fastening and loading the sample.

При этом параметры рассеяния результатов измерений (среднее квадратическое отклонение и коэффициент вариации) при голографическом методе измерения существенно ниже, чем при использовании испытательной машины Instron 1185.Moreover, the scattering parameters of the measurement results (standard deviation and coefficient of variation) with the holographic measurement method are significantly lower than when using the Instron 1185 testing machine.

2. Измерение модуля сдвига2. Measurement of shear modulus

В качестве образца использовалась прямоугольная пластина с размерами 110×108×2,8 (мм), выполненная из материала АМц и установленная на трех опорах, к свободному углу которой прикладывалась поперечная нагружающая сила.A rectangular plate with dimensions 110 × 108 × 2.8 (mm) was used as a sample. It was made of AMts material and mounted on three supports, a transverse loading force was applied to its free corner.

1. С помощью цифрового голографического интерферометра регистрируется цифровая голограмма образца без нагрузки и запоминается в компьютере в виде отдельного файла.1. Using a digital holographic interferometer, a digital hologram of a sample is recorded without load and stored in a computer as a separate file.

2. Задается нагружающее усилие Р (нагрузка 2 грамма).2. The loading force P is set (load 2 grams).

3. С помощью цифрового голографического интерферометра регистрируется цифровая голограмма образца в нагруженном состоянии и запоминается в компьютере в виде отдельного файла.3. Using a digital holographic interferometer, a digital hologram of a sample is recorded in a loaded state and stored in a computer as a separate file.

4. Рассчитывается голографическая интерферограмма образца и производятся измерения нормального перемещения W при нагрузке Р2 в 10 различных точках поверхности пластины с координатами х и y.4. The holographic interferogram of the sample is calculated and the normal displacement W is measured at a load of P 2 at 10 different points on the plate surface with x and y coordinates.

5. Определяют значение модуля сдвига в 10-ти точках с координатами х и y:5. Determine the shear modulus at 10 points with x and y coordinates:

Figure 00000020
Figure 00000020

где:Where:

Р - приложенная нагрузка;P is the applied load;

h - толщина пластины;h is the plate thickness;

W - нормальное перемещение в точке с координатами х и y,W - normal movement at a point with x and y coordinates,

х и y - координат точки поверхности образца, в которой проводится измерение.x and y are the coordinates of the point on the surface of the sample at which the measurement is taken.

6. Рассчитывают среднее значение модуля сдвига из 10 измерений, среднее квадратическое отклонение, коэффициент вариации.6. Calculate the average value of the shear modulus from 10 measurements, the standard deviation, the coefficient of variation.

Результаты измерений модуля сдвига G при нагрузке Р2=2 грамма.The measurement results of the shear modulus G at a load of P 2 = 2 grams.

Таблица 5Table 5 Номер измеренияMeasurement number X, ммX mm Y, ммY mm W, мкмW, μm G, кгс/мм2 G, kgf / mm 2 1one 108,22108.22 106,27106.27 1,13861,1386 2760,492760.49 22 91,3791.37 88,9488.94 0,799960.79996 2776,342776.34 33 78,4178.41 77,7677.76 0,600970,60097 2772,772772.77 4four 71,6071.60 69,1769.17 0,487210.48721 2778,142778.14 55 53,7853.78 52,8152.81 0,290320.29032 2673,622673.62 66 51,0351.03 47,1447.14 0,251120.25112 2631,882631.88 77 80,6880.68 52,9752.97 0,425150,42515 2747,222747.22 88 91,2191.21 61,2461.24 0,557290.55729 2739,282739.28 99 61,5661.56 97,0497.04 0,96120.9612 2738,772738.77 1010 74,3674.36 74,0374.03 0,545340.54534 2758,792758.79

Среднее значение измеренного модуля сдвига равно:The average value of the measured shear modulus is:

Figure 00000021
Figure 00000021

Среднее квадратическое (стандартное) отклонение S2 составляет:The mean square (standard) deviation S 2 is:

S2=47,98 кгс/мм2 S 2 = 47.98 kgf / mm 2

Коэффициент вариации ξ2 равен:The coefficient of variation ξ 2 is equal to:

ξ2=1,75ξ 2 = 1.75

6. Задается нагружающее усилие Р4 (нагрузка 4 грамма).6. The loading force P 4 is set (load 4 grams).

7. Последовательно выполняются действия по п.п.1…6.7. Consistently performed actions according to items 1 ... 6.

Результаты измерений модуля сдвига G при нагрузке Р4=4 грамма.The measurement results of the shear modulus G at a load of P 4 = 4 grams.

Таблица 6Table 6 Номер измеренияMeasurement number X, ммX mm Y, ммY mm W, мкмW, μm G, кгс/мм2 G, kgf / mm 2 1one 93,4793.47 92,8292.82 1,76851,7685 2681,502681.50 22 84,8984.89 82,6282.62 1,42871,4287 2683,302683.30 33 71,7771.77 70,1570.15 1,03281,0328 2664,552664.55 4four 56,2156.21 60,1060.10 0,70760.7076 2609,582609.58 55 92,8392.83 90,5690.56 1,70511.7051 2694,912694.91 66 89,2689.26 57,8357.83 1,04011,0401 2712,722712.72 77 76,7976.79 31,7531.75 0,49980.4998 2666,382666.38 88 53,1453.14 89,4289.42 0,98190.9819 2645,202645,20 99 29,6529.65 80,3580.35 0,47900.4790 2718,602718.60 1010 103,19103.19 100,93100.93 2,11352,1135 2693,552693.55

Среднее значение измеренного модуля сдвига равно:The average value of the measured shear modulus is equal to:

Figure 00000022
Figure 00000022

Среднее квадратическое (стандартное) отклонение S4 составляет:The mean square (standard) deviation S 4 is:

S4=32,46 кгс/мм2 S 4 = 32.46 kgf / mm 2

Коэффициент вариации ξ4 равен:The coefficient of variation ξ 4 is equal to:

ξ4=1,21.ξ 4 = 1.21.

8. Задается нагружающее усилие Р6 (нагрузка 6 граммов).8. The loading force P 6 is set (load 6 grams).

9. Последовательно выполняются действия по п.п.1…6.9. Consistently performed actions according to items 1 ... 6.

Результаты измерений модуля сдвига G при нагрузке Р6=6 грамм.The measurement results of the shear modulus G at a load of P 6 = 6 grams.

Таблица 7Table 7 Номер измеренияMeasurement number X, ммX mm Y, ммY mm W, мкмW, μm G, кгс/мм2 G, kgf / mm 2 1one 92,6692.66 92,6692.66 2,61142,6114 2696,032696.03 22 79,8779.87 100,12100.12 2,43282,4328 2695,332695,33 33 99,3199.31 66,7466.74 2,02942,0294 2678,092678.09 4four 83,1183.11 79,0679.06 1,99191,9919 2704,932704.93 55 58,8158.81 100,28100.28 1,8091,809 2673,252673.25 66 49,4149.41 95,7495.74 1,46391.4639 2649,782649.78 77 63,5063.50 67,8867.88 1,30551.3055 2707,402707.40 88 64,4864.48 61,4061.40 1,2041,204 2686,382686.38 99 63,9963,99 37,137.1 0,719750.71975 2704,692704.69 1010 43,5843.58 74,5274.52 1,00081,0008 2660,882660.88

Среднее значение измеренного модуля сдвига равно:The average value of the measured shear modulus is equal to:

Figure 00000023
Figure 00000023

Среднее квадратическое (стандартное) отклонение S4 составляет:The mean square (standard) deviation S 4 is:

S6=19,78 кгс/мм2 S 6 = 19.78 kgf / mm 2

Коэффициент вариации ξ6 равен:The coefficient of variation ξ 6 is equal to:

ξ6=0,74ξ 6 = 0.74

10. Осуществляется статистическая обработка результатов измерений. Определяют значения:

Figure 00000024
- среднее значение модуля упругости, SG - среднее квадратическое (стандартное) отклонение модуля сдвига, ξG - коэффициент вариации.10. Statistical processing of measurement results is carried out. Determine the values:
Figure 00000024
is the average value of the elastic modulus, S G is the mean square (standard) deviation of the shear modulus, ξ G is the coefficient of variation.

Определение средней величины модуля сдвига

Figure 00000025
сплава АМц для полной выборки измеренных значений G.Determination of the average shear modulus
Figure 00000025
AMts alloy for a complete sample of measured G.

Полный объем выборки измеренных значений Gi при трех величинах приложенной нагрузки (Р2, P4, Р6) составляет 30 измерений.The total sample size of the measured values of G i at three values of the applied load (P 2 , P 4 , P 6 ) is 30 measurements.

В этом случае среднее значение модуля сдвига сплава АМц:In this case, the average shear modulus of the alloy AMts:

Figure 00000026
Figure 00000026

Среднее квадратическое (стандартное) отклонение SG составляет:The mean square (standard) deviation S G is:

SG=43,66 кгс/мм2.S G = 43.66 kgf / mm 2 .

Коэффициент вариации ξG равен:The coefficient of variation ξ G is equal to:

ξG=1,62.ξ G = 1.62.

3. Определение коэффициента Пуассона3. Determination of Poisson's ratio

По измеренным значениям модуля упругости

Figure 00000027
и модуля сдвига
Figure 00000028
рассчитывается коэффициент Пуассона ν материалаAccording to the measured values of the elastic modulus
Figure 00000027
and shear modulus
Figure 00000028
the Poisson's ratio ν of the material is calculated

Figure 00000029
Figure 00000029

Подставляя

Figure 00000030
и
Figure 00000031
рассчитывается модуль Пуассона, ν=0,30.Substituting
Figure 00000030
and
Figure 00000031
the Poisson modulus is calculated, ν = 0.30.

В таблице 8 приведены справочные значения измеряемых параметров и проведено их сравнение с экспериментальными данными.Table 8 shows the reference values of the measured parameters and compares them with experimental data.

Таблица 8Table 8 ПараметрParameter Справочное значение (кгс/мм2)Reference value (kgf / mm 2 ) Среднее измеренное значение (кгс/мм2)The average measured value (kgf / mm 2 ) Относительное отклонениеRelative deviation Модуль сдвига, GShear modulus, G 26912691 27002700 0,3%0.3% Модуль упругости, ЕModulus of elasticity, E 70857085 69796979 1,5%1.5% Коэффициент Пуассона, νPoisson's ratio, ν 0,30.3 0,300.30 --

На основании полученных результатов измерений можно сделать следующие основные выводы.Based on the obtained measurement results, the following main conclusions can be drawn.

Предложенный способ позволяет:The proposed method allows you to:

1) измерить основные упругие константы изотропных материалов (модуль упругости, модуль сдвига и коэффициент Пуассона),1) measure the basic elastic constants of isotropic materials (elastic modulus, shear modulus and Poisson's ratio),

2) обеспечить высокую точность и достоверность измерений, снизить трудоемкость и проводить измерения как в промышленных, так и в лабораторных условиях,2) to ensure high accuracy and reliability of measurements, reduce the complexity and conduct measurements both in industrial and in laboratory conditions,

3) снизить требования к точности изготовления образцов для испытаний (использовать образцы простейшей формы),3) reduce the requirements for the accuracy of the manufacture of samples for testing (use samples of the simplest form),

4) проводить измерения при использовании простейших устройств для крепления и нагружения образцов,4) take measurements using simple devices for fastening and loading samples,

5) проводить измерения модулей упругости и модуля сдвига также и для ортотропных материалов.5) to measure the elastic modulus and shear modulus also for orthotropic materials.

Таким образом, заявляемый способ позволят оперативно проводить высокоточный экспресс-анализ свойств конструкционных материалов, что имеет особую значимость при производстве высоконагруженных и ответственных деталей, узлов и конструкций.Thus, the inventive method will allow you to quickly conduct high-precision express analysis of the properties of structural materials, which is of particular importance in the production of highly loaded and critical parts, assemblies and structures.

Claims (1)

Способ измерения упругих констант материалов путем нагружения образца, установленного в захватах, расчетной нагрузкой, отличающийся тем, что записывают цифровую голограмму образца без нагрузки, прикладывают заданное нагружающее усилие и записывают голограмму образца в нагруженном состоянии, рассчитывают цифровую голографическую интерферограмму образца, измеряют нормальные перемещения поверхности образца при изгибе и определяют значение модуля упругости и модуля сдвига, причем указанную последовательность действий осуществляют повторно, используя разные значения нагружающего усилия, и на основе полученных значений вычисляют среднее значение модуля упругости, модуля сдвига и коэффициента Пуассона. A method for measuring the elastic constants of materials by loading a sample installed in grippers with a design load, characterized in that they record a digital hologram of a sample without a load, apply a predetermined loading force and record a hologram of a sample in a loaded state, calculate a digital holographic interferogram of a sample, measure normal displacements of the sample surface in bending and determine the value of the elastic modulus and shear modulus, and the specified sequence of actions is carried out by secondly, using different values of the loading force, and on the basis of the obtained values, the average value of the elastic modulus, shear modulus, and Poisson's ratio is calculated.
RU2011115635/28A 2011-04-20 2011-04-20 Measuring method of elastic constants of materials RU2465551C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011115635/28A RU2465551C1 (en) 2011-04-20 2011-04-20 Measuring method of elastic constants of materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011115635/28A RU2465551C1 (en) 2011-04-20 2011-04-20 Measuring method of elastic constants of materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2465551C1 true RU2465551C1 (en) 2012-10-27

Family

ID=47147544

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011115635/28A RU2465551C1 (en) 2011-04-20 2011-04-20 Measuring method of elastic constants of materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2465551C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1116307A1 (en) * 1983-04-25 1984-09-30 Рижский Краснознаменный Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.Ленинского Комсомола Holographic method of checking fibrous composition materials
SU1619018A1 (en) * 1989-01-06 1991-01-07 Московский институт стали и сплавов Holographic method of determining parameters of stressed deformed state of objects
RU2186361C2 (en) * 1999-10-11 2002-07-27 Шабуневич Виктор Иванович Method of evaluation of structural member strength
US7773230B2 (en) * 1999-07-26 2010-08-10 Attofemto, Inc. Interferometric condition assessment system for a microelectronic structure including a semiconductor or free-metal material

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1116307A1 (en) * 1983-04-25 1984-09-30 Рижский Краснознаменный Институт Инженеров Гражданской Авиации Им.Ленинского Комсомола Holographic method of checking fibrous composition materials
SU1619018A1 (en) * 1989-01-06 1991-01-07 Московский институт стали и сплавов Holographic method of determining parameters of stressed deformed state of objects
US7773230B2 (en) * 1999-07-26 2010-08-10 Attofemto, Inc. Interferometric condition assessment system for a microelectronic structure including a semiconductor or free-metal material
RU2186361C2 (en) * 1999-10-11 2002-07-27 Шабуневич Виктор Иванович Method of evaluation of structural member strength

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Huang et al. The art of coupon tests
Croft et al. Strain profiling of fatigue crack overload effects using energy dispersive X-ray diffraction
CN105158070A (en) Testing method for one-time measurement of tensile modulus and compression modulus of rock
Zhang et al. Characterization of the strain-life fatigue properties of thin sheet metal using an optical extensometer
Capozucca et al. Experimental static and dynamic response of RC beams damaged and strengthened with NSM GFRP rod
Read Piezo-actuated microtensile test apparatus
Son et al. Tensile properties and fatigue crack growth in LIGA nickel MEMS structures
Hou et al. Defining the limits to long-term nano-indentation creep measurement of viscoelastic materials
RU2465551C1 (en) Measuring method of elastic constants of materials
CN105865923A (en) Soft matter mechanical property measurement method and system
JP5760244B2 (en) Low cycle fatigue crack growth evaluation method
JP7046383B2 (en) Mechanical property test method and measuring device
CN102998187A (en) Improved method for testing tensile strength of material by bending test
CN104729938A (en) Electromechanical impedance method-based portable hardness detection structure and detection method thereof
Niu et al. Power-law rheology characterization of biological cell properties under AFM indentation measurement
KR100916350B1 (en) A 4-Point Bending Apparatus for X-Ray Diffraction System and Measuring Method for Thin Film Stress-Strain Curve Using the Apparatus
CN107356522B (en) Method for measuring internal consumption by tension-compression cyclic stress method
Kim et al. Modeling elastic, viscous and creep characteristics of cellulose electro-active paper
RU2532234C1 (en) Method to measure mechanical properties of material under conditions of confined pressure (versions)
RU2551263C2 (en) Method to determine properties of material by nanoindentation
RU2502982C2 (en) Method to determine force of friction of textile webs
JP5935180B2 (en) Indentation test method and indentation test apparatus
CN1657924A (en) In site precision measuring method for temp. of material and application in researching of material deformation
Chen et al. Application of Digital Image Correlation for Crack Length Measurement in WDCB-Based Mode I Fracture Toughness Testing of Composites
RU2494038C1 (en) Method of determining young's modulus of elasticity of material of micro- and nanoparticles

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20130604

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20140421