×
06.03.2020
220.018.099c

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области определения упругих свойств конструкционных материалов и может быть использовано для определения коэффициента Пуассона. Сущность: испытуемый материал подвергают индентированию и определяют коэффициент Пуассона, при этом используют упругий индентор в виде сферы, определяют упругие константы материала сферического индентора, производят однократное индентирование нагрузкой, находящейся в диапазоне, соответствующем измерению твердости, измеряют в процессе снятия нагрузки суммарную величину упругого восстановления упругопластического отпечатка на поверхности испытуемого материала и упругодеформированной поверхности сферического индентора в центре контакта, измеряют диаметр остаточного отпечатка на поверхности испытуемого материала, а величину коэффициента Пуассона определяют по предложенной формуле. Технический результат: создание нового способа определения коэффициента Пуассона без разрушения материала деталей. 3 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области механических испытаний материалов и может быть использовано для определения коэффициента поперечной деформации (коэффициента Пуассона μ) испытуемого материала.

Известен способ определения коэффициента Пуассона (ГОСТ 1497-84, ИСО 6892-84 «Металлы. Методы испытания на растяжение"), который предусматривает вырезку из детали заготовок и последующее изготовление образцов для испытания на растяжение (сжатие). При этом коэффициент Пуассона μ определяют как отношение относительного поперечного сужения (расширения) к относительному продольному удлинению (сжатию).

Недостатком этого способа является то, что он требует изготовления специальных образцов, вырезанных из готовой детали, что очевидно, приводит к частичному или полному разрушению испытуемой детали; этот способ невозможно использовать при необходимости стопроцентного контроля деталей или малом размере контролируемых деталей. Таким образом, этот способ не позволяет оперативно и без разрушения производить определение коэффициента Пуассона.

Наиболее близким по технической сущности является способ (патент РФ №2410667, опуб. 27.01.2011. Бюл. №3) определения коэффициента Пуассона μ, включающий определения модуля Юнга Е, при этом испытуемый материал подвергают индентированию жестким индентором в виде правильной пирамиды при непрерывном вдавливании с построением диаграммы «нагрузка-перемещение индентора», по которой определяют характеристику пластичности δA, как отношение площади между ветвями нагружения-разгружения к общей площади под кривой нагружения, определяют твердость по Мейеру НМ, как отношение нагрузки к площади проекции отпечатка индентора на контактной поверхности, а величину коэффициента Пуассона μ, рассчитывают по формуле

где γ - угол между осью и боковой гранью пирамиды.

Недостатком этого способа является то, что он предусматривает индентирование жестким индентором, то есть этот способ не учитывает реально имеющиеся упругие свойства (константы) материала индентора; в то же время использованный в прототипе алмазный индентор очевидно обладает упругими свойствами и имеет модуль нормальной упругости (8,25…9,0) 105 Н/мм2 соответственно для природного или синтетического алмаза; см. например, книгу Васильева Л.А., Белых З.П. Алмазы, их свойства и применение. М.: Недра. - 1983. - 101 с). Отсутствие учета упругих свойств индентора снижает точность определения коэффициента Пуассона. Недостатком этого способа также является необходимость непрерывного вдавливания индентора и построение диаграммы «нагрузка-перемещение индентора», что требует использования специального оборудования и существенно затрудняет применение этого способа в производственных условиях и снижает его оперативность.

Таким образом, известные способы имеют низкий технический уровень, поскольку не позволяют оперативно и высокой точностью определять коэффициент Пуассона.

В этой связи важнейшей задачей является создание нового способа определения коэффициента Пуассона, который позволял бы оперативно и с высокой точностью производить определение коэффициента Пуассона.

Техническим результатом заявленного способа является создание нового способа определения коэффициента Пуассона, который позволяет повысить точность и оперативно производить определение коэффициента Пуассона.

Указанный технический результат заключается в том, что определяют модуль Юнга испытуемого материала, затем испытуемый материал подвергают индентированию и определяют коэффициент Пуассона, при этом используют упругий индентор в виде сферы, определяют упругие константы материала сферического индентора, производят однократное индентирование нагрузкой, находящейся в диапазоне, соответствующем измерению твердости, измеряют в процессе снятия нагрузки суммарную величину упругого восстановления упругопластического отпечатка на поверхности испытуемого материала и упруго деформированной поверхности сферического индентора в центре контакта, измеряют диаметр остаточного отпечатка на поверхности испытуемого материала, а величину коэффициента Пуассона определяют по формуле

где μ2 - коэффициент Пуассона испытуемого материала,

Е2 - модуль Юнга испытуемого материала (МПа),

d - диаметр остаточного отпечатка на поверхности испытуемого материала (мм),

αУ - суммарная величина упругого восстановления упругопластического отпечатка на поверхности испытуемого материала и упруго деформированной поверхности сферического индентора в центре контакта (мм),

F - нагрузка на сферический индентор (Н),

μ1 - коэффициент Пуассона материала сферического индентора,

E1 - модуль Юнга материала сферического индентора (МПа).

Существенным отличием является то, что используют реальный упругий (а не условно жесткий) индентор в виде сферы и определяют упругие свойства (константы) материала сферического индентора (модуль Юнга и коэффициент Пуассона). Учет упругих свойств (констант) материала сферического индентора позволяет повысить точность определения коэффициента Пуассона.

Существенным отличием способа является предложение производить однократное индентирование нагрузкой, находящейся в диапазоне, соответствующем измерению твердости. Это позволяет существенно сократить время проведения испытания и соответственно повысить оперативность определения коэффициента Пуассона.

Существенным отличием способа является предложение измерять в процессе снятия нагрузки суммарную величину упругого восстановления упругопластического отпечатка на поверхности испытуемого материала и упруго деформированной поверхности сферического индентора в центре контакта. Это позволяет одновременно количественно оценить упругие свойства испытуемого материала и материала сферического индентора, что также позволяет повысить точность определения коэффициента Пуассона испытуемого материала.

Существенным отличием способа является предложение измерять диаметр остаточного отпечатка на поверхности испытуемого материала.

Совокупность отличительных признаков предлагаемого способа и новые взаимосвязи, установленные авторами между ними, позволили предложить новую зависимость для определения коэффициента Пуассона испытуемого материала. Эта зависимость в новой форме устанавливает взаимосвязи между всеми существенными параметрами, определяющими величину коэффициента Пуассона испытуемого материала: модулем Юнга испытуемого материала Е2 (учитывает упругие свойства испытуемого материала), модулем Юнга E1 и коэффициентом Пуассона μ1 материала сферического индентора (учитывают упругие свойства материала сферического индентора), суммарной величиной упругого восстановления упругопластического отпечатка на поверхности испытуемого материала и упруго деформированной поверхности сферического индентора в центре контакта (этот параметр в интегральной форме характеризует упругие свойства контактирующих деталей: испытуемого материала и индентора) диаметром остаточного отпечатка d на поверхности испытуемого материала и нагрузкой F на сферический индентор. Это позволяет оперативно и с высокой точностью определять коэффициент Пуассона испытуемого материала без разрушения детали.

Способ определения коэффициента Пуассона испытуемого материала реализуется следующим образом.

Предварительно любым известным способом определяют модуль Юнга Е2 испытуемого материала. Это можно реализовать, используя справочные данные (см., например, книгу Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. Т 1. - М.: Машиностроение, 2006. - 928 с, на стр. 51, табл.14 или книгу Марковца М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. - М.: Машиностроение, 1979. - 191 с, на стр. 39, табл. 7 или экспериментально (например, растяжением по ГОСТ 1497-84, ИСО 6892-84. Металлы. Методы испытания на растяжение). Определяют упругие свойства (константы) материала сферического индентора (модуль Юнга E1 и коэффициент Пуассона μ1); эти параметры можно определить по справочным данным, приведенным в указанных выше справочнике конструктора машиностроителя на стр. 51, табл. 14 или в книге Марковца М.П. на стр. 38 и 39, табл. 6 и 7).

Затем в испытуемый материал однократно индентируют упругий сферический индентор нагрузкой, находящейся в диапазоне, соответствующем измерению твердости. Значение нагрузки может быть выбрано, например, согласно ГОСТ 18835-73 Металлы. Метод измерения пластической твердости или согласно ГОСТ 9012-59. ИСО 6506-81 Металлы. Метод измерение твердости по Бринеллю. В качестве индентора используют термически обработанный стальной сферический индентор с твердостью материала не менее HV8500 МПа. Диаметр индентора можно выбирать согласно рекомендациям ГОСТ 18835-73 или ГОСТ 9012-59: 2,5, 5,0 или 10 мм. В качестве нагружающего устройства можно использовать: пресс Бринелля, прибор Роквелла, ручные винтовых прессы и т.п.

Далее измеряют в процессе снятия нагрузки суммарную величину упругого восстановления αу упругопластического отпечатка на поверхности испытуемого материала и упруго деформированной поверхности сферического индентора в центре контакта. Эту операцию можно выполнить с помощью приспособления для измерения контактных деформаций (см. книгу Н.Б. Демкина, Э.В. Рыжова "Качество поверхности и контакт деталей машин" - М: Машиностроение, 1981. - 244 с, на стр. 214, рис. 5.1), снабженное индикатором часового типа (с ценой деления 1,0 мкм), которое устанавливают, например, на предметный столик пресса Бринелля. Измеряют диаметр d остаточного отпечатка на поверхности испытуемого материала. Эту операцию можно выполнить с помощью инструментального микроскопа, например, ММИ-2 (с ценой деления 5,0 мкм). Затем определяют величину коэффициента Пуассона μ2 испытуемого материала по формуле (2)

Пример. Проведена экспериментальная проверка предложенного способа.

Определение коэффициента Пуассона проводили на образцах, изготовленных из различных материалов: стали 30ХГСА, бронзы Бр. АЖ9-4, меди М2, титана ВТ3-1.

В качестве упругого сферического индентора использовали термически обработанный стальной (из стали ШХ15) шарик диаметром 5 мм.

В таблице 1 представлены упругие свойства испытанных материалов и материала сферического индентора. Эти свойства определены по справочным данным, принятым в качестве эталонных; эти данные приведены в книге Марковца М.П. Определение механических свойств металлов по твердости. - М.: Машиностроение, 1979. - 191 с, на стр. 38 и 39, табл. 6 и 7 (модуль Юнга для меди - из книги Анурьева В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т. Т. 1. - М.: Машиностроение, 2006. - 928 с, на стр. 51, табл. 14).

В таблице 2 приведены результаты экспериментального определения коэффициента Пуассона испытуемого материала по предлагаемому способу. В таблице 3 сопоставлены результаты определения коэффициента Пуассона предлагаемым способом и приведенными в таблице 1 справочными данными, принятыми в качестве эталонных. Как видно из таблицы 3, при использовании предлагаемого способа погрешность определения коэффициента Пуассона по сравнению с эталонным данными не превышает (3…5)% и имеет характер двухстороннего разброса.

Таким образом, результаты экспериментальной проверки свидетельствуют о пригодности предлагаемого способа для практического использования.

Использование предлагаемого способа по сравнению с известными обеспечивает следующие преимущества.

Способ обладает достаточно высокой точностью: погрешность определения коэффициента Пуассона не превышает (3…5)% для различных черных и цветных металлов в широком диапазоне изменения упругих свойств их материалов, что для оценки коэффициента Пуассона материала деталей вполне удовлетворительно. Отметим, что погрешность при определении коэффициента Пуассона по способу-прототипу (патент РФ №2410667) может достигать 9%.

В связи с этим предлагаемый способ позволяет повысить точность определения коэффициента Пуассона без разрушения материала и может быть использован для определения коэффициента Пуассона различных черных и цветных металлов, из которых изготавливаются детали машин.

Таким образом, способ, воплощающий заявленное изобретение, предусматривает, определение модуля Юнга испытуемого материала, затем испытуемый материал подвергают индентированию и определяют коэффициент Пуассона, при этом используют упругий индентор в виде сферы, определяют упругие константы материала сферического индентора, производят однократное индентирование нагрузкой, находящейся в диапазоне, соответствующем измерению твердости, измеряют в процессе снятия нагрузки суммарную величину упругого восстановления упругопластического отпечатка на поверхности испытуемого материала и упруго деформированной поверхности сферического индентора в центре контакта, измеряют диаметр остаточного отпечатка на поверхности испытуемого материала, а величину коэффициента Пуассона определяют по предложенной формуле.

Способ предназначен для использования в промышленности для определения коэффициента Пуассона без разрушения материала деталей.


СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПУАССОНА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 362 items.
13.01.2017
№217.015.8863

Туннель для автодорог, железных дорог и метрополитенов

Изобретение относится к горному и подземному строительству, в частности к конструкциям туннелей для автодорог, железных дорог и метрополитенов. Туннель для автодорог, железных дорог и метрополитенов с защитной обделкой, имеющий поперечное сечение в виде фигуры постоянной ширины. Поперечное...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602533
Дата охранного документа: 20.11.2016
13.01.2017
№217.015.9187

Производные 2-(адамант-2-ил)этиламина, обладающие потенциальной противовирусной активностью

Изобретение относится к новым адамантансодержащим аминам нижеуказанной общей формулы, конкретно к 2-(адамант-2-ил)пентан-1-амину и 2-(адамант-2-ил)фенилэтил-1-амину, Новые соединения проявляют антивирусную активность. В общей формуле R=СН, СН. 1 табл., 2 пр.
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605698
Дата охранного документа: 27.12.2016
25.08.2017
№217.015.a63b

Продольная галерея-потерна бетонной плотины

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к конструкциям продольных галерей-потерн бетонных плотин. Продольная галерея-потерна 5 бетонной плотины 1 выполнена в поперечном сечении в виде треугольника Рело. Причем один из углов треугольника Рело направлен в верхнюю...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002608066
Дата охранного документа: 12.01.2017
25.08.2017
№217.015.a9ef

Грунтовая плотина, возводимая на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью

Изобретение относится к гидротехническому строительству и может быть использовано при возведении грунтовых сооружений на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью. Грунтовая плотина, возводимая на слабых основаниях в районах с повышенной сейсмичностью, включает криволинейную с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611805
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aa09

Напорный туннель округлой формы для гидроэлектростанций

Изобретение относится к гидротехническому строительству и предназначено для напорных туннелей гидроэлектростанций с обделкой. Напорный туннель округлой формы для гидроэлектростанций включает выработку 3 с углами и со сводом во вмещающей туннель породе и бетонную обделку 2 с расположенными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611718
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.aa6f

Дренажная труба

Изобретение относится к мелиорации, а именно к дренажным трубам. Дренажная труба с перфорационными отверстиями 3 в поперечном сечении выполнена в виде треугольника Рело и имеет донную часть 1 и боковые части 2. Один из углов 4 треугольника Рело расположен в верхней сводной части трубы....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611803
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aa9d

Кротодренажное устройство

Изобретение относится к гидромелиоративной технике и используется при создании кротодрен. Устройство включает вертикальный нож, горизонтальный нож с симметрично расположенными относительно вертикального ножа открылками с прикрепленными к каждому из них дренером с поперечным сечением в виде...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611787
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aaa0

Рабочий орган кротодренажной машины

Изобретение относится к гидромелиоративной технике и используется при создании кротодрен. Рабочий орган кротодренажной машины включает вертикальный нож 1 с двумя Г-образными крыльями 2 и дренеры 4, прикрепленные к Г-образным крыльям 2 вертикального ножа 1 посредством расположенных сзади него...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611800
Дата охранного документа: 01.03.2017
25.08.2017
№217.015.aae8

Осушительная дренажная труба

Изобретение относится к мелиорации и может быть использовано для устройства дренажа. Осушительная дренажная труба выполнена с расположенной в ее нижней части лотковой частью и верхней части - водоприемной частью с перфорационными отверстиями. В поперечном сечении осушительная дренажная труба...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002611717
Дата охранного документа: 28.02.2017
25.08.2017
№217.015.ab95

Теплозащитный материал

Изобретение относится к теплозащитным материалам на основе этиленпропилендиеновых каучуков, которые могут использоваться в авиа- и ракетостроении. Теплозащитный материал на основе этиленпропилендиенового каучука содержит серу, оксид цинка, стеарин, технический углерод,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002612304
Дата охранного документа: 06.03.2017
Showing 1-10 of 12 items.
27.07.2013
№216.012.5a91

Способ определения пластической твердости материала образца

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано, в частности, для определения пластической твердости материалов. Сущность: испытуемый материал образца нагружают посредством стального сферического индентора заданной нагрузкой, после снятия нагрузки измеряют глубину остаточного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488806
Дата охранного документа: 27.07.2013
20.08.2015
№216.013.7292

Способ упрочнения стальных пластин

Изобретение относится к машиностроению, в частности к способам поверхностного пластического деформирования деталей дробью. Осуществляют обработку стальной пластины дробью с получением интенсивности пластической деформации в центре отпечатков дроби, равной предельной равномерной деформации при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002560900
Дата охранного документа: 20.08.2015
20.04.2016
№216.015.363e

Способ определения коэффициента нормальной жесткости упругопластического контакта деталей двоякой кривизны

Изобретение относится к измерительной технике для определения контактной жесткости. Сущность: поверхности контактирующих деталей с определенными упругими константами материалов прижимают к друг другу с заданной силой F, нормальной к плоскости стыка, определяют остаточную h и упругую α части...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581746
Дата охранного документа: 20.04.2016
13.01.2017
№217.015.7a50

Способ определения предела выносливости материала при растяжении-сжатии

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к способам определения предела выносливости материала. Сущность: измеряют радиусы кривизны поверхности испытуемого материала в сечениях двумя плоскостями главных кривизн и радиус сферического индентора, по которым определяют приведенный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002599069
Дата охранного документа: 10.10.2016
13.02.2018
№218.016.2680

Устройство для фиксации эпюры давления в соединении с натягом

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для фиксации эпюры давления в соединениях с натягом, собранных тепловым способом. Заявленное устройство для фиксации эпюры давления содержит чувствительный элемент в виде шариков, расположенных в один слой между...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644033
Дата охранного документа: 07.02.2018
17.02.2019
№219.016.bbca

Способ определения истинного сопротивления разрыву

Изобретение относится к области определения прочностных свойств конструкционных материалов и может быть использовано для определения истинного сопротивления разрыву. Сущность: испытуемый материал нагружают посредством индентора диаметром D нагрузкой Р, находящейся в диапазоне, соответствующем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002680111
Дата охранного документа: 15.02.2019
02.10.2019
№219.017.cf9c

Способ определения предела выносливости материала при изгибе

Изобретение относится к области определения прочностных свойств конструкционных материалов и может быть использовано для определения предела выносливости при изгибе. Сущность: измеряют радиусы кривизны поверхности испытуемого материала в сечениях двумя плоскостями главных кривизн и радиус...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700328
Дата охранного документа: 16.09.2019
24.01.2020
№220.017.f96f

Способ интуитивного управления летательным аппаратом

Изобретение относится к способу интуитивного управления летательным аппаратом. Способ заключается в том, что управляют креном, тангажом и курсом посредством поворота по часовой стрелке или против и отклонения вверх-вниз, влево-вправо рукоятки управления, установленной на телескопической стойке...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002711770
Дата охранного документа: 22.01.2020
21.05.2020
№220.018.1ec0

Способ определения относительного сужения после разрыва

Изобретение относится к области определения пластичных свойств конструкционных материалов и может быть использовано для определения относительного сужения после разрыва. Сущность: испытуемый материал нагружают посредством сферического индентора нагрузкой, находящейся в диапазоне,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002721314
Дата охранного документа: 18.05.2020
21.07.2020
№220.018.3527

Способ определения предельного равномерного сужения

Изобретение относится к области определения пластичных свойств металлов и может быть использовано для определения предельного равномерного сужения без разрушения материала деталей. Сущность: испытуемый материал нагружают посредством сферического индентора нагрузкой, находящейся в диапазоне,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727068
Дата охранного документа: 17.07.2020
+ добавить свой РИД