Кріплення зразка для проведення резонансних випробувань деревини

Реферат: Кріплення зразка для проведення резонансних випробувань деревини складається з нерухомої опори. Опора додатково містить гнучкі тягла у вигляді петельок. UA 76853 U (12) UA 76853 U UA 76853 U 5 10 15 20 25 30 35 40 Корисна модель належить до деревинознавства та може бути використана для дослідження фiзико-механічних характеристик деревинних та інших матеріалів резонансним методом. Відомий резонансний метод визначення модуля пружності вздовж волокон деревини, модулів зсуву в радіальній і тангентальній площинах та логарифмічного декременту коливань [1]. У цьому методі використовується кріплення дослідного зразка у складі нерухомої опори та двох голок, які вставляють у два глухі отвори, що висвердлюють один проти одного в точці перетину діагоналей усіх бокових поверхонь зразка. Таке кріплення пов'язане з ослабленням перерізу зразка отворами та використанням розмічувального та свердлильного інструменту. Отвори змінюють резонансну частоту зразка і вносять методичну похибку у результати вимірювань. Операція свердління потребує спеціального обладнання, певної кваліфікації виконавця і додаткового робочого часу. З метою отримання уточнених фізико-механічних характеристик матеріалів та спрощення операцій підготовки зразка до випробувань, зменшення впливу кріплення на характеристики зразка та економії робочого часу на підготовку і проведення випробувань, пропонується використати опору, що додатково містить гнучкі тягла у вигляді петельок, які утримують зразок у підвішеному стані, як зображено на кресленні. На креслені позначено: 1 - зразок; 2 - кронштейн; 3 - тягло. Тягло зображено у вигляді замкненої петельки, що використовується далі у розрахунках. Така конструкція зберігає цілісність зразка і забезпечує його швидке встановлення та знімання. Тягла можуть бути виконаними, наприклад, з нитки чи тросика. На відміну від кріплення-аналога пропоноване кріплення дозволяє не вертикальну поляризацію коливань, а горизонтальну. Як і у аналозі, зміну напрямку коливань зразка виконують його повертанням [1]. За вимогами стандарту розміри зразка для резонансних випробувань становлять 2020300 мм [1]. Якщо прийняти, для прикладу, довжину замкненої петельки, рівною 0,18 м, то вона забезпечить підвіску центра маси зразка на відстані 0,05 м від опори. За цієї умови, резонансна частота маятника, утвореного з петельок та зразка, складатиме близько 2,2 Гц, тобто буде на три порядки нижчою за найнижчу частоту випробувань [1] і не заважатиме вимірюванням власної резонансної частоти зразка. Для збудження коливань до зразка приклеюють феромагнітні пластинки, загальною масою, не більшою за 1 г [1]. Зразок з пластинками зважують з похибкою не більше 0,1 г [1]. Скориставшись даними про міцність та щільність природних та синтетичних волокон [2], визначимо масу двох нитяних петельок з капрону високої міцності за умови, що кожна петелька зможе витримати трикратну вагу зразка стандартних розмірів з самої важкої на Землі деревини чорного зміїного дерева [3]: m  2 * V1 * d2  2 * S * L * d2  2 * (3 * V2 * d1 / ) * L  0,0015г , де: т - маса двох петельок; 2 - кількість петельок; V1 - об'єм однієї петельки; d 2 - щільність матеріалу петельки, d 2  1,14 г / см3 [2]; S - площа перерізу петельки; L - довжина нитки петельки, L  0,18 м ; 3 - прийнятий коефіцієнт запасу міцності; V2 - об'єм деревини зразка, V2  2 * 2 * 30  120 см3 ; d1 - щільність матеріалу зразка (щільність самої важкої деревини у вологому стані) d1  1,49 г / см3 [3], для розрахунку прийнято d1  1,5 г / см3 ; 45  - граничне навантаження капрону високої міцності, 2 50   (74  86) кг / мм2 [2], для розрахунку прийнято   74 кг / мм . Вага двох петельок може бути у 67 разів менша за допустиму похибку зважування зразка, у 667 разів менша маси магнітних пластинок, які дозволяється закріпити на зразку. Таким чином впливом маси петельок на частоту коливань підвішеного на них зразка можна знехтувати. До того ж петельки можна розташувати не на краях зразка, а ближче до середини (креслення), де амплітуда коливань зразка значно менша, що додатково зменшує вплив петельок на власні резонансні частоти зразка. 1 UA 76853 U 5 10 15 Також, можна відмітити, що не вся петелька бере участь в коливаннях, адже її верхня частина непорушна разом з кронштейном. Петельки такої ж малої маси можна отримати з інших матеріалів: натурального шовку, сталі, нейлону, павутини [4]. Додатково, за збільшення кількості тягол пропонований спосіб кріплення можна використати для зразків великої довжини, що дозволяє зменшити похибку вимірювань механічних характеристик. Джерела інформації: 1. ГОСТ 16483.31-74. 2. История развития химических волокон: прошлое настоящее, будущее. К 80-летию химических волокон Беларуси / сост. И.Н. Жмыхов, Е.А. Рогова. - Могилев: МГУП, 2010. 3. Гришин A.M. Общая физико-математическая модель зажигания и горения древесины, Вестник Томского Государственного Университета, 2010, Математика и механика, № 2 (10). 4. Акимушкин Н.Н., Первопоселенцы суши. - М.: Мысль, 1972. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Кріплення зразка для проведення резонансних випробувань деревини, що складається з нерухомої опори, яке відрізняється тим, що опора додатково містить гнучкі тягла у вигляді петельок, які утримують зразок у підвішеному стані. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2