1 范围
本标准规定了采用悬臂梁共振法测定材料振动阻尼特性的方法。测定量包括材料的损耗因子7弹性杨氏模量E、弹性剪切模量G。
本标准适用于在结构振动、建筑声学和噪声控制等方面应用的材料。在50Hz到5kHz的频率范围及材料的有效使用温度范围内进行测量
2 引用标准
下列标准所包含的条文,通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时,所示版本均为有效。所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准*新版本的可能性。
GB/T2298-1991 机械振动与冲击术语( neq iso2041:1990)
GB/T4472-1984 化工产品密度、相对密度测定通则
GB/T9870-1988 弹性体动态试验的一般要求( neq Iso2856:1981)
GB/T14465-1993 材料阻尼特性术语
3 定义和符号
3.1 定义
本标准所用的术语均遵循GB/T2298和GB/T14465的规定,同时使用了下列定义。
3.1.1 自支撑阻尼材料self- supporting damping materials
材料体较硬,其本身可直接由测试装置夹持进行测量的一类阻尼材料。
3.1·2 非自支撑阻尼材料non-self- supporting damping materials
材料体较软,其本身不能直接被测量装置夹持测量的一类阻尼材料。
3.13 半功率带宽 half-power bandwidth
在共振曲线上共振峰两侧振幅为共振振幅的0.707倍(即下降3dB)处的频率差。
3.2 本标准使用了下列符号
——自支撑阻尼材料的弹性杨氏模量,Pa;
——自支撑阻尼材料的损耗因子,无量纲;
——非自支撑阻尼材料的弹性杨氏模量,Pa;
——非自支撑阻尼材料的损耗因子,无量纲;
——非自支撑阻尼材料的弹性剪切模量,Pa;
——非自支撑阻尼材料的剪切损耗因子,无量纲。
4 试验方法和装置
4.1 试验原理
本标准规定采用矩形条状试样。将试样垂直安装,上端刚性夹定,下端自由构成悬臂梁测试系统。测试系统的仪器由激励和检测两部分组成。由信号发生器产生一个正弦或随机信号经放大器激励激振器,对试样施加激振力由检测传感器检测试样的振动响应信号,经放大器放大后送入显示与记录仪器。保持激振幅值恒定,连续改变频率测出试样的共振曲线根据所测共振频率和半功率带宽依据所给公式即可计算出材料的各模量值和损耗因子若测试过程在控温箱中完成则可确定温度对材料阻尼特性的影响。
4.2 测试原理框图
4.3 量具
量具应满足各行业要求。
4.4 测量支架
测量支架应注意避免外界机械振动干扰并符合下述要求:
a) 测量支架的固有频率应远离测试频率范围测量支架应安装在具有足够质量的基座上;
b) 测量支架的夹具应有足够的夹持力
4.5 激振器和传感器
a) 激振器采用电磁型激振器。激振器采用刚性固定,距离被测试样1mm远。当采用不锈钢或铝棒时,须在试样上用粘结剂粘合小块磁性材料以获得激振力和响应;
b) 检测传感器推荐采用非接触式速度型传感器。在较高频振动时由于非接触式传感器达不到所需的灵敏度,应采用超小型加速度计。如速度计的质量小于0.5g。加速度计的安装应使用粘合剂粘接,同时注意尽量减小电缆输出线噪声用接触式传感器测得的数据必须鉴别在报告中应包括这种方法可能引起的影响。
4.6 测量仪器
在测试频率范围内,测量仪器应符合一般动力实验要求
5 试样
5.1 试样种类
本标准将阻尼材料分为自支撑阻尼材料和非自支撑阻尼材料。不同类型的阻尼材料使用不同的试样来测定其阻尼性能。图2给出了四种试样:
试样a—均质单板
试样b——金属板一侧贴阻尼材料的复合板;
试样c—金属板两侧贴阻尼材料的复合板;
试样d——阻尼材料对称地夹于两金属板之间的复合板。
5.1.1 自支撑阻尼材料的阻尼特性,只需用同种材料做成试样a来测定。
5.1.2 非自支撑阻尼材料的阻尼特性的测定,必须将阻尼材料与金属板做成复合板,然后分别测定金属板及复合板的阻尼特性,用两个测试结果来计算材料的阻尼特性值。
a) 当阻尼材料是杨氏模量值大于100MPa的硬性自由层型材料时,使用试样b、c来测定。此时只研究其拉伸阻尼特性,忽略其所受转动惯性和剪切变形影响。其阻尼特性在玻璃态和玻璃化转变区中测得,例如搪瓷、填料乙烯。
b) 当阻尼材料是杨氏模量值低于100MPa的约束层型软粘弹材料时,使用试样d来测定。材料的模量值低于金属板模量值0、1倍以下,其阻尼特性取决于剪切变形特性,可忽略其拉伸变形影响
5.2 试样的制备
5.2.1 阻尼材料因其性能不同,可用喷筹涂层、调刀涂层或粘合剂粘接等方法来制备金属板的阻尼层。所选用金属板材料应是均质材料。推荐使用钢或铝。
5.2.2 试样板体的根部可以与板体加工成一体,也可以用电焊或胶粘连结而成。对于试样a,根部厚度应等于试样厚度
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