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阻尼材料弹性剪切模量

简介   

弹性剪切模量

材料在剪切应力作用下,在弹性变形比例极限范围内,切应力与切应变的比值。它表征材料抵抗切应变的能力。模量大,则表示材料的刚性强。剪切模量的倒数称为剪切柔量,是单位剪切力作用下发生切应变的量度,可表示材料 剪切形变 的难易程度。 1 弹性剪切模量 试验 概述 GB/T 1825...查看详情>>

阻尼材料弹性剪切模量

简介   

弹性剪切模量

材料在剪切应力作用下,在弹性变形比例极限范围内,切应力与切应变的比值。它表征材料抵抗切应变的能力。模量大,则表示材料的刚性强。剪切模量的倒数称为剪切柔量,是单位剪切力作用下发生切应变的量度,可表示材料剪切形变的难易程度。


1 弹性剪切模量试验概述


GB/T 18258-2000规定了采用悬臂共振法测定材料的振动阻尼特性方法。测定量包含材料损耗因子Ƞ、弹性杨式模量E、弹性剪切模量G。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的频率范围及材料的有效使用温度范围内进行测量。


弹性剪切模量试验方法和设备


试验原理

本标准规定采用矩形条状试样。将试样垂直安装,上端自由,够吃够悬臂梁测试系统。测试系数的仪器由激励和检测两部分组成个。由信号发生器产生也一个正弦或随机放大器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模量值和损耗因子,容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。


测试原理图

量具

量具应满足行业要求。

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;测量支架的故有频率应有足够的加持力。

激振器和传感器

激振器采用电磁型激振器。激振器采用刚性固定,距离被测试试样1mm远。当采用不锈钢或铝棒时,需在试样上用粘接剂沾合小块磁性材料以获得激振力和相应;检测传感器推荐采用非接触式速度型传感器。在较高频率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。加速度计的质量小于0.5g。加速度计的安装应使用粘合剂粘接,同时注意尽量减少电缆输出线噪声。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。


弹性剪切模量试验试样


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用不同的试样来测定其阻尼性能。图2给出了四种试样:

自支撑阻尼材料的阻尼特性,只需同种材料做成试样a来测定。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符合板,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。

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bc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去中测得,例如搪瓷、填料乙烯。当阻尼材料时杨氏模量低于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的特性,可忽略其拉伸变形影响。

试样的制备

阻尼材料因其性能不同,可用喷雾涂层,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,推荐使用钢或铅。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接而成。对于试样a根部厚度应等于试样厚度,对于试样b、试样c、试样d,根部厚度应不小于板体与材料的复合厚度。对于试样d,根部必须进一材料层,最好是金属。

应按照阻尼材料提供推荐的方法来选择和使用粘合剂固化后的弹簧量应比阻尼材料的弹性模量高出大的十倍。粘合层厚度应保持最小且比阻尼材料厚度要小。一旦使用粘合剂粘接后,必须注意尽量减小粘合剂的化学和物理特性变化。

对于非磁性试样,可在试样两各粘一小块磁性薄片,用于激振。其附加质量应小于试样质量的1%,粘贴位置与端点的距离不应超过试样长度的2%。对于非磁性试样,可在试样两端各粘一小块铁磁性薄片,用于激振。其附加质量应小于试样质量的1%,粘贴位置与端点的距离不应超过试样长度的2%。制备试样时材料的选用应具有代表性。

试样尺寸

试样的尺寸:宽10mm,白山断长180mm~250mm,金属板厚度1mm~3mm。阻尼材料虽特性以及温度和频率不同而有所变化。选用合适的材料厚度与金属板厚度比,对于测试结果很重要。对于试样b和试样c,试验开始时,选用材料的厚度,金属板厚度比为1:1,注意不能超过4:1.对于试验d,选用阻尼材料厚度与金属板厚度比Wie1:10,但应避免由于有阻尼和无阻尼之差太小二使系统的阻尼过低,试样的根部厚度应与试样厚度相等,以接近真实夹紧状态。

试样的数量

仅在一个温度下测试时,材料和尺寸相同的试样应不少于3条。

试样状态调节

试样的保存及试验前的温度、湿度调节可惨遭GB/T 9870-1988中第8章的要求进行。


损耗因子、弹性模量、弹性剪切模量试验程序


测量材料密度

按照GB/T 4472的规定执行,测量准确度应不低于0.5%。

测量试验尺寸

测量试验厚度时,应在沿试验方向上取5点或多于5点球平均值,个测点厚度不应超过平均值的±3%。


测量和记录

调节信号发生器和测量放大器,测出试验共振频率和半功率带宽。设定信号发生器扫描范围,用记录仪记录共振曲线,测量记录共振曲线,振幅测量准确度应不低于0.5%,共振频率测量准确度应不低于1%,半功率带宽的测量分辨率至少应达到半功率带的1%。


弹性剪切模量符合试样的测试


测量金属棒的共振频率和弹性模量;制成复合试样后,再测共振频率和半功率带宽。


弹性剪切模量试验注意事项


假定阻尼材料的特性和线性弹性理论一致,因此所有阻尼测量都在线性范围内进行,如果所选激振力超过了线性区域,则数据分析无效。激振力幅值应保持恒定,如果力的幅值不能保持不变,试样的响应必须除以力的幅值。非自支撑阻尼材料性能的测定时建立在阻尼系统和非阻尼系统的实测差值上的。这些大黄素质的差值通常包含大量的小差值。因为,测量中的任何误差,都将使所研究的温度效应和频率产生很大的误差,为了防止这种情况的发生,建议:


随频率和温度而变化的弹性杨氏模量及相应的损害因子可以用一根试样来连续测得,该单板以几个不同模态振动,每一试样需重复测量三次以上,取平均值。因为金属棒的损害因子约为0.001或更低一些,计算时假设为零。


弹性剪切模量试验试验报告


报告须包含下列各项:

  • 材料名称;
  • 试样编号、试验尺寸、阻尼结构型式及存放条件;
  • 试样编号、试样尺寸、阻尼结构形式及存放条件;
  • 用于制作复合板试样的特定金属材料的名称和类型;
  • 说明准备阻尼材料试样之前所有金属材料的表面化学处理过程;
  • 所用特定粘合剂试样之前所有金属材料的表面化学处理过程;
  • 所有特定粘合剂的牌号,并附有厚度尺寸;
  • 本标准号码与测试设备;
  • 测试结果,对每一试样计算出的弹性杨氏模量或弹性模量和损耗因子。
  • 测试日期。


弹性剪切模量精确度


精确度取决于实验室阶段的研究测试结果。对于阻尼材料的拉伸阻尼特性,在每一个温度——频率下,损耗因子及模量值的分散率分别不允许超过25%和20%。约束材料的剪切模量变化较大,其分散率不应超过45%.

收起百科↑ 最近更新:2018年08月31日

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