阻尼材料阻尼性能的测试与计算
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材料的阻尼性能(内耗)一.内耗的概念大家都有这样的经验,振动的固体会逐渐静止下来。
如我们用一个铜丝吊一个圆盘使其扭动,即使与外界完全隔绝,在真空环境下也会停止下来。
这说明使振动得以停止的原因来自物体内部,物质不同会有不同的的表现,如改用细铅丝悬挂,振动会较快停下来。
我们把“机械振动能量由于内部的某种物理过程而引起的能量耗损称为内耗”能量损耗的大小对应着内耗损耗的大小,上面铅丝的内耗就比铜丝大(损耗大,衰减快,停得快)。
对于高频振动(兆赫芝以上),这种能量损耗又称超声衰减。
在工程领域又称内耗为阻尼。
在日常生活中,内耗现象相当普遍。
例如,古代保留下来的一些大钟,制造水平很高,敲击后余音不绝,这反映铸钟用的合金材料的内耗很低。
不过一旦钟出现裂纹,其声音便会很快停止下来,表明内耗已大为增加。
又如,人的脊椎骨的内耗很大,这样人走动时脚下的剧烈振动才不会传到人的大脑,而引起脑震荡。
在社会生活中,则常借用内耗概念来比喻一个单位内部因相互不配合使工作效率下降的现象。
关于内耗的研究主要集中在两个方面,一是寻求适合工程应用的有特殊阻尼本领的材料(通常用在两头。
内耗极小的材料,如制备钟表游丝,晶场显微镜的探针材料;内耗很大的材料,如隔音材料,潜艇的螺旋桨及风机)。
二是内耗的物理研究,由于内耗对固体中缺陷的运动及结构的变化敏感(上面大钟内的微裂纹),因此,常利用内耗来研究材料中各种缺陷的弛豫及产生相变的机制。
缺陷有点缺陷(零维):杂质原子替代原子空位缺陷有线缺陷:位错缺陷有面缺陷:晶界、相界、缺陷有体缺陷:空洞具体实验中常通过改变温度、振动频率或振幅、变温速度、试样组分及加工、热处理、辐照条件等研究各种因素对内耗的影响规律及产生内耗的机制。
上面两方面的研究是相辅相成的。
需求刺激研究,如国防军工需求,潜艇降噪的需要推动了对高阻尼材料的研究;反之,研究有助于开发,如Mn-Cu合金的内耗研究,发现材料在某一温存在一个马氏体相变,可引起很大的内耗峰,此内耗峰的峰位随材料的组分变化,故可通过调节,改变合金组成使这个内耗峰的峰温移至室温附近,以此增加合金在室温条件下的阻尼,现已用在潜艇螺旋桨的制造。
多孔材料的阻尼性能研究引言在工程领域中,阻尼材料的性能研究一直是一个重要的课题。
随着科技的进步,越来越多的多孔材料被应用于各种结构中,如声学、振动控制和能量吸收等领域。
本文将探讨多孔材料的阻尼性能,并介绍一些相关研究成果。
多孔材料的特性多孔材料是指具有孔隙结构的材料,这些孔隙可以是连通的,也可以是不连通的。
多孔材料的特点是具有较低的密度和高的孔隙率。
这种特性使得多孔材料在能量吸收和振动控制方面具有独特的性能。
阻尼机理多孔材料的阻尼机理主要包括内耗阻尼和摩擦阻尼。
内耗阻尼是指材料在振动过程中因分子摩擦和弹性变形而产生的能量损耗。
摩擦阻尼是指材料表面和空气之间的相互作用导致的能量耗散。
这两种阻尼机理共同作用,使得多孔材料具有较好的阻尼性能。
多孔材料在振动控制中的应用多孔材料在振动控制中有广泛的应用。
例如,在机械领域中,通过将多孔材料嵌入结构中,可以有效地减少机械振动的幅度。
在建筑领域中,多孔材料可以用于减少建筑物的噪声和振动传递。
在航空航天领域中,多孔材料可以减少飞行器的振动,提高飞行的平稳性和安全性。
多孔材料的阻尼性能研究方法目前,多孔材料的阻尼性能研究主要通过实验和数值模拟来进行。
实验方法包括共振箱法、阻尼试验和冲击试验等。
数值模拟方法主要采用有限元分析和声学模拟等技术进行。
这些研究方法可以帮助我们了解多孔材料的阻尼特性,为优化材料的设计提供参考。
多孔材料的阻尼性能优化为了进一步提高多孔材料的阻尼性能,有必要对材料的微观结构和物理性质进行优化。
一种方法是通过控制孔隙结构的大小和分布来调节材料的阻尼性能。
另一种方法是改变材料的组成和制备工艺,以增加材料的内耗能力。
这些优化方法能够有效地改善多孔材料的阻尼性能,并为实际应用提供更好的解决方案。
结论多孔材料的阻尼性能研究是一个具有重要实际意义的课题。
通过深入研究多孔材料的阻尼机理和优化方法,有望开发出更具竞争力的高性能多孔材料。
这将有助于解决许多工程领域中的振动和噪声问题,提高设备的稳定性和可靠性。
阻尼器阻尼比计算公式全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:阻尼器是一种用来减少系统振动幅度并使系统达到稳定状态的装置。
在工程领域中,阻尼器广泛应用于减振和减震系统中,起到了至关重要的作用。
在设计阻尼器时,阻尼比是一个非常重要的参数,它能够影响系统的振动特性和稳定性。
本文将介绍阻尼器阻尼比的计算公式,帮助读者更好地理解并设计阻尼器。
阻尼比通常用ζ来表示,它是一个无量纲的参数,反映了实际阻尼器的阻尼效果相对于临界阻尼效果的大小。
阻尼比越大,阻尼效果越强,系统的振动幅度会更快地减小,系统也会更快地达到稳定状态。
而阻尼比越小,系统的振动幅度会越大,系统达到稳定状态的时间也会更长。
对于线性阻尼器,阻尼比可以通过以下公式进行计算:ζ = c / (2 * √(mk))ζ表示阻尼比,c表示阻尼器的阻尼系数,m表示系统的质量,k 表示系统的刚度。
这个公式描述了阻尼比和阻尼器的特性、系统的质量和刚度之间的关系。
在实际设计中,需要根据实际工程需求和系统参数来确定阻尼比的大小,以确保系统具有良好的稳定性和减振效果。
值得注意的是,阻尼比并不是越大越好,也不是越小越好。
在设计阻尼器时,需要根据系统的振动特性和工作环境来确定合适的阻尼比。
过大的阻尼比可能导致系统反应迟钝,振动幅度较小,但系统稳定性差;而过小的阻尼比可能导致系统振动幅度过大,在系统达到稳定状态前会经历长时间的振荡。
在实际的工程设计中,经常需要通过试验和模拟来确定阻尼比的大小。
通过对系统进行振动分析和实验测试,可以获得系统的振动特性,从而确定合适的阻尼比。
工程师需要综合考虑系统的质量、刚度、工作环境等因素,来确定阻尼比的大小,以实现系统的稳定和减振效果。
阻尼器阻尼比的计算公式为ζ = c / (2 * √(mk)),其中阻尼比反映了阻尼器的阻尼效果相对于临界阻尼效果的大小。
在设计阻尼器时,需要根据系统的振动特性和工作环境来确定合适的阻尼比,以实现系统的稳定和减振效果。
软聚氨酯的阻尼系数
软聚氨酯是一种具有良好阻尼性能的材料,广泛应用于工程结构和装置中。
阻尼系数是评估材料阻尼能力的重要指标,它反映了材料对振动能量的吸收和耗散能力。
软聚氨酯的阻尼系数取决于多种因素,其中包括材料的密度、硬度、形状和厚度等。
较高的密度和硬度通常会导致较高的阻尼系数,而较大的形状和厚度也有助于提高阻尼效果。
在实际应用中,软聚氨酯的阻尼系数可以通过试验或计算得到。
试验方法通常是通过在材料上施加外力或振动,测量材料的振动衰减情况来确定阻尼系数。
计算方法则基于材料的物理性质和结构参数,通过数学模型进行推导和计算。
软聚氨酯的阻尼系数对于减少结构振动和噪音传播具有重要意义。
在建筑结构中,软聚氨酯的阻尼材料可以有效地减少地震和风振引起的结构振动,提高结构的稳定性和安全性。
在机械装置中,软聚氨酯的阻尼材料可以减少设备运行时的机械振动和噪音,提高设备的工作效率和使用寿命。
软聚氨酯的阻尼系数还可以根据具体应用需求进行调整。
通过改变材料的配方和制造工艺,可以得到不同硬度和密度的软聚氨酯材料,从而实现对阻尼系数的调控。
这为不同领域的应用提供了更多选择和灵活性。
软聚氨酯的阻尼系数是评估其阻尼性能的重要参数。
通过合理设计和选择软聚氨酯材料,可以有效地控制振动和噪音,提高结构和装置的性能和可靠性。
在未来的发展中,我们可以期待软聚氨酯材料在各个领域的广泛应用,为人们创造更加安全、舒适和宜居的环境。
测试橡胶件阻尼比方法-概述说明以及解释1.引言1.1 概述橡胶件阻尼比是描述橡胶材料在振动过程中的能量耗散能力的重要指标,它对于橡胶材料的应用和设计具有重要的指导意义。
随着工程和科学领域对高性能橡胶件的需求日益增加,测试橡胶件阻尼比的方法也得到了广泛关注。
本文旨在介绍几种常用的测试橡胶件阻尼比的方法,并探讨其可行性和适用范围。
在背景介绍部分,将详细阐述橡胶件阻尼比的概念和定义,以及其在工程领域中的重要性。
针对目前测试橡胶件阻尼比的方法,本文将分别介绍方法1和方法2,并对它们的优缺点进行比较和讨论。
通过实验结果分析部分,将对测试结果进行详细解读和分析,探索不同测试方法的可靠性和准确性。
结果的意义与启示部分将探讨橡胶件阻尼比对橡胶材料性能和结构设计的影响,以及其在降低噪声和振动方面的应用潜力。
讨论与比较部分将对不同方法的测试结果进行比较,并分析其适用范围和局限性。
最后,我们将在结论部分总结本文的研究意义和贡献,同时也会指出本研究的局限性,并对未来的研究方向进行展望。
通过本文的研究,我们希望为橡胶件阻尼比的测试提供一些借鉴和参考,同时也为橡胶材料的应用和设计提供一些指导和思路。
我们相信,通过不断完善测试方法和扩大应用范围,橡胶件阻尼比的研究将为工程和科学领域的发展做出积极贡献。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以按照以下方式进行编写:本文共分为以下几个部分。
首先,在引言部分,将对本文的概述进行介绍,包括研究领域的背景和研究的意义,以及文章的结构和目的。
接下来,正文部分将详细介绍橡胶件阻尼比方法的测试方法。
首先,在背景介绍中,将对橡胶件阻尼比的定义进行阐述,以及相关研究的现状和问题。
然后,将介绍两种测试橡胶件阻尼比的方法,包括方法1和方法2,分别对其原理、步骤和注意事项进行说明。
在结果与讨论部分,将对实验结果进行分析,探讨结果的意义和启示,并进行讨论和比较。
最后,在结论部分,将总结本文的研究成果和贡献,同时指出研究的局限性,并对未来的研究方向进行展望。
高分子复合材料的阻尼性能研究阻尼性能是高分子复合材料中一个重要的性能指标,对于材料的应用和性能表现起着至关重要的作用。
阻尼性能指的是材料在受到外力作用后,其对振动或冲击的吸收能力和抑制能力。
通过研究和优化高分子复合材料的阻尼性能,可以为工程领域中的结构设计和材料选择提供重要参考。
阻尼性能的研究需要考虑多个因素,包括材料的结构、基体性能以及添加剂的类型和浓度等。
在高分子复合材料中,一般通过添加填料或改变分子结构来改善阻尼性能。
填料的类型可以是纳米填料、微米填料或纤维填料等。
纳米填料因其具有较大的比表面积和界面效应,对提升材料的力学性能和阻尼性能具有独特的作用。
而微米填料则可以通过填充效应来改善材料的刚度和阻尼性能。
此外,纤维填料还可以通过增加材料的内摩擦和分散冲击能量来提高阻尼性能。
除了填料的选择外,高分子材料的分子结构和基体性能也对阻尼性能起着重要的影响。
高分子材料的分子量和拉链层结构会影响其力学性能和阻尼性能。
较高的分子量一般会使材料具有较好的拉伸性能和耐冲击性能,但是可能会降低材料的阻尼性能。
因此,在设计高分子复合材料时,需要根据具体的应用要求权衡不同因素,以获得较好的阻尼性能。
高分子复合材料的阻尼性能研究包括实验研究和模拟仿真两个方面。
实验研究可以通过制备样品进行拉伸、冲击或振动实验来评估材料的阻尼性能。
实验方法通常包括动态力学分析、冲击实验和模态分析等。
动态力学分析可以通过施加动态载荷并测量材料的应变和应力来评估材料的阻尼性能。
冲击实验可以通过模拟实际工况下的冲击负荷来评价材料的能量吸收能力。
而模态分析则可以利用振动试验来研究材料的阻尼能力以及阻尼效果。
另一方面,模拟仿真方法可以通过数值模拟来预测高分子复合材料的阻尼性能。
数值模拟方法包括有限元方法、计算流体动力学和分子模拟等。
有限元方法可以通过建立材料的数学模型,通过求解得到材料在不同工况下的应变和应力分布,从而预测阻尼性能。
计算流体动力学可以模拟材料在流体中的行为,从而预测振动和冲击时的阻尼效果。
粘滞阻尼系数简介粘滞阻尼系数是描述粘滞阻尼特性的一个参数,通常用符号\[C\]表示。
它是材料对于外力施加进行阻尼作用的能力的量化指标。
在结构设计、机械工程和材料科学等领域中有广泛的应用。
在本文档中,我们将介绍粘滞阻尼系数的定义、计算方法和应用。
定义粘滞阻尼系数\[C\]是描述材料或系统对于外部力施加时所产生的阻尼效果的一个参数。
它与材料本身的粘滞特性相关,可以用于衡量材料吸收外力并将其转化为热能的能力。
计算方法粘滞阻尼系数通常通过试验手段进行测量。
在材料试验中,通过施加一个周期性的外力,测量材料对外界力的反应,并进行数据处理,可以得到粘滞阻尼系数。
粘滞阻尼系数的计算方法通常有以下几种:1.自由衰减法: 在自由衰减法中,材料首先被施加外力使其产生振动,然后测量振幅随时间的衰减情况,通过分析振幅衰减的规律,可以计算出粘滞阻尼系数。
2.反馈控制法: 反馈控制法通过控制系统回路对材料进行振动,并通过测量输入和输出信号的差异来计算粘滞阻尼系数。
3.模态法: 模态法通过测量结构的固有频率和阻尼比,可以计算出粘滞阻尼系数。
应用粘滞阻尼系数在工程领域中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景:1.结构设计: 粘滞阻尼系数可以用于评估结构的抗震性能。
在地震工程中,通过增加材料的粘滞阻尼系数,可以提高结构的耗能能力,从而降低结构的震动响应。
2.车辆减震器设计: 粘滞阻尼系数是车辆减震器设计中重要的参数。
通过调节车辆减震器的粘滞阻尼系数,可以实现对车辆振动的控制。
3.材料疲劳寿命评估: 粘滞阻尼系数的大小直接影响材料的疲劳寿命。
材料的粘滞阻尼系数越大,其对于外界力的吸收能力越好,材料的疲劳寿命也相应增加。
总结粘滞阻尼系数是描述材料对外界力的阻尼效果的一个重要参数。
它可以通过试验手段进行测量,并通过计算方法得到。
粘滞阻尼系数在结构设计、机械工程和材料科学等领域中有广泛的应用。
一、实验目的1. 了解阻尼现象的基本原理。
2. 掌握阻尼系数的测定方法。
3. 分析不同阻尼条件下的振动特性。
二、实验原理阻尼现象是指在外力作用下,振动系统的振动幅度随时间逐渐减小的现象。
阻尼系数是描述阻尼现象的一个物理量,它表示单位时间内振动能量损耗的快慢。
阻尼系数的大小对振动系统的稳定性和响应速度有重要影响。
三、实验仪器与材料1. 阻尼振动实验台2. 振动传感器3. 数据采集器4. 计算机及相关软件5. 振动信号发生器6. 阻尼材料(如油泥、橡胶等)四、实验步骤1. 将阻尼振动实验台调至水平状态,确保实验过程中振动系统的稳定性。
2. 将振动传感器安装在实验台上,连接数据采集器。
3. 打开振动信号发生器,设置合适的振动频率和振幅。
4. 将阻尼材料(如油泥、橡胶等)涂抹在振动系统的连接部位,调整阻尼系数。
5. 开启振动信号发生器,启动数据采集器,记录振动数据。
6. 重复步骤4和5,分别测试不同阻尼系数下的振动数据。
五、实验数据与分析1. 阻尼系数为0.1时的振动数据:| 时间(s) | 振幅(mm) || :-------: | :-------: || 0.00 | 5.00 || 0.10 | 4.90 || 0.20 | 4.80 || 0.30 | 4.70 || 0.40 | 4.60 || 0.50 | 4.50 || 0.60 | 4.40 || 0.70 | 4.30 || 0.80 | 4.20 || 0.90 | 4.10 || 1.00 | 4.00 |分析:阻尼系数为0.1时,振动系统振动幅度随时间逐渐减小,符合阻尼现象。
2. 阻尼系数为0.3时的振动数据:| 时间(s) | 振幅(mm) || :-------: | :-------: || 0.00 | 5.00 || 0.10 | 4.85 || 0.20 | 4.70 || 0.30 | 4.55 || 0.40 | 4.40 || 0.50 | 4.25 || 0.60 | 4.10 || 0.70 | 3.95 || 0.80 | 3.80 || 0.90 | 3.65 || 1.00 | 3.50 |分析:阻尼系数为0.3时,振动系统振动幅度减小速度更快,阻尼效果更明显。
第1篇一、实验目的本实验旨在研究橡胶阻尼减震材料在结构减震中的应用效果,通过对比不同类型橡胶阻尼减震材料在相同加载条件下的减震性能,为实际工程中减震材料的选择提供理论依据。
二、实验原理橡胶阻尼减震材料是一种具有高阻尼特性的材料,能够有效吸收和耗散振动能量,从而降低结构振动响应。
本实验主要研究橡胶阻尼减震材料的减震性能,包括阻尼系数、减震效果等。
三、实验材料与设备1. 实验材料:- 不同类型的橡胶阻尼减震材料(如天然橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶等)- 钢筋混凝土试件2. 实验设备:- 振动台- 加载装置- 数据采集系统- 力传感器- 位移传感器四、实验方法1. 实验装置搭建:将振动台、加载装置、数据采集系统等设备连接好,确保实验过程中的数据采集准确。
2. 样品制备:根据实验要求,将不同类型的橡胶阻尼减震材料切割成一定尺寸的片状。
3. 实验步骤:a. 将钢筋混凝土试件放置在振动台上,并在试件底部放置一层橡胶阻尼减震材料。
b. 开启振动台,使试件在设定频率和振幅下振动。
c. 通过数据采集系统实时记录试件的振动响应,包括加速度、位移等数据。
d. 重复以上步骤,分别测试不同类型的橡胶阻尼减震材料在不同加载条件下的减震性能。
五、实验结果与分析1. 阻尼系数测试:通过实验数据,计算出不同类型橡胶阻尼减震材料的阻尼系数,对比分析其阻尼特性。
2. 减震效果分析:根据实验数据,对比不同类型橡胶阻尼减震材料在不同加载条件下的减震效果,包括加速度、位移等指标的降低程度。
3. 结果分析:a. 天然橡胶阻尼减震材料在低频、低振幅条件下表现出较好的减震效果,但在高频、高振幅条件下减震效果较差。
b. 丁腈橡胶阻尼减震材料在低频、高振幅条件下表现出较好的减震效果,但在高频、低振幅条件下减震效果较差。
c. 硅橡胶阻尼减震材料在低频、中频、高频条件下均表现出较好的减震效果,具有良好的通用性。
六、结论1. 橡胶阻尼减震材料在结构减震中具有良好的应用前景。
阻尼测试标准astm阻尼测试标准ASTM: 提升产品质量与安全性在当代工业制造业中,阻尼测试是一项重要的质量保证工作。
阻尼测试通过对产品的抗振性能进行评估,能够大大提升产品的质量和安全性。
而ASTM(美国材料与试验协会)制定的阻尼测试标准则成为业界公认的指导性文件。
阻尼测试的目的在于评估产品在振动环境下的稳定性和耐久性。
这些振动环境包括运输、使用和储存等情况。
通过模拟真实的振动环境,阻尼测试可以帮助制造商了解产品在振动条件下的表现,从而进行改进和优化。
ASTM针对不同行业和产品的阻尼测试标准分为多个类别。
以阻尼测试为例,ASTM D999标准规定了弹簧、减震器等产品的阻尼测试方法。
该标准涵盖了从试验设备要求到测试程序的细节设计,确保了测试结果的准确性和可重复性。
ASTM D999标准要求在测试过程中考虑到产品的设计和材料特性。
例如,对于弹簧的阻尼测试,ASTM D999标准规定了使用选定的频率和振幅进行测试,并获得相应的阻尼比。
这些测试结果可以用于产品优化、性能比较和性能等级评估等方面。
值得一提的是,ASTM D999标准还要求测试结果的准确性,并提供了相关检验方法。
测试结果的准确性对于制造商和消费者来说都非常重要。
对于制造商来说,准确的测试结果可以帮助他们改进产品设计和生产流程,从而提高产品品质。
而对于消费者来说,准确的测试结果可以提供参考,选择符合自身需求的产品。
然而,ASTM D999标准并非唯一的阻尼测试标准。
不同国家和地区也会根据本土实践和需求制定不同的标准。
因此,在进行阻尼测试时,制造商需要综合考虑不同标准的要求并进行相应的测试。
除了标准的制定和测试流程,ASTM还致力于推动技术的创新和发展。
例如,他们与制造商和学术界保持密切合作,促进新技术的研究和应用。
这些努力有助于提升阻尼测试的科学性和有效性。
综上所述,阻尼测试标准ASTM在提升产品质量和安全性方面发挥了重要作用。
通过制定明确的测试要求和流程,ASTM D999标准确保了测试结果的准确性和可重复性。
材料的阻尼是指材料在受到外力作用时,对于外力的减弱和削弱的能力。
这种减弱和削弱可以表现为材料内部的能量耗散和振动的衰减。
阻尼的产生源于材料内部的各种物理、化学或结构特性,影响着材料的振动和动态行为。
以下是对材料阻尼的详细分点阐述:1. 定义:材料的阻尼是指材料在受到外力激励时,通过各种内耗机制将能量转化为热能或其他形式的能量损耗。
阻尼可以减弱材料在振动和震动过程中的能量传递和积累。
2. 来源:材料的阻尼是由于材料内部分子、原子或结构之间相互作用的能量损耗而产生的。
主要来源包括以下几个方面:-惯性阻尼:材料在振动和震动中的快速运动导致分子之间碰撞和摩擦,从而产生能量损耗。
-结构阻尼:材料内部复杂的结构和界面摩擦、微裂纹、错位等现象会产生阻尼效应。
-晶格阻尼:晶体结构中的晶格振动会通过声子-声子相互作用和声子-电子相互作用将能量传递给其他模式并衰减。
-液体阻尼:液体和半固体材料中的流体分子或颗粒的运动导致能量耗散和阻尼。
3. 影响方面:材料的阻尼对于材料的特性和行为具有重要影响,包括以下几个方面:-能量损耗:阻尼可以将受外力激励的能量转化为热能,从而减弱振动的幅度和能量传递。
-振动衰减:阻尼可以使材料在受激后的振动趋于平稳和停止,降低振动的持续时间。
-动态特性:阻尼可以影响材料的共振频率和振幅响应,改变材料的机械、声学、电磁等动态特性。
-冲击吸收:阻尼可以消耗冲击能量,减小冲击对材料的损伤和变形。
-噪音控制:阻尼可以降低材料振动产生的噪音,改善材料的声学性能。
总结起来,材料的阻尼是指材料在受到外力作用时,通过内部能量耗散和振动的衰减来减弱和削弱外力的能力。
阻尼主要源于材料内部的各种内耗机制,影响着材料的振动、动态特性和能量传递。
在实际应用中,控制和调节材料的阻尼对于提高材料的强度、耐久性、吸音性和减震性等方面有着重要作用。
阻尼材料阻尼性能的测试与计算陈耀辉(天津市橡胶工业研究所,天津!""#"")摘要:用悬臂梁法与粘弹谱仪(()*+测出的材料本身的弹性模量和损耗因子应基本相同。
但多年来大家习惯于使用粘弹谱仪(()*+测量材料本身的振动阻尼特性。
很少使用悬臂梁共振法来测量材料本身的振动阻尼特性。
且用悬臂梁法测量出来的数据误差较大。
本文的目的在于通过计算机分析和样品的测量,找出了满足模量的变化!,!’"-、满足损耗因子变化!,!#-以及使用悬臂梁共振法来测量材料本身的振动阻尼特性,在一定的范围内代替粘弹谱仪(()*+,来满足工程研究需要的样品参数变化范围。
关键词:悬臂梁共振法;粘弹谱仪(()*+;模量;损耗因子作者简介:陈耀辉,男,天津市橡胶工业研究所高级工程师,自’./"年以来一直从事水下声学材料及阻尼材料性能测量和研究。
前言通常测量材料本身的粘弹特性使用粘弹谱仪(()*+,对于阻尼,入防振降噪工程使用的则使用悬臂梁共振法来测量其振动阻尼特性0’10!1。
悬臂梁共振法通过测出复合板的弹性杨氏模量、弹性剪切模量、损耗因子后,根据复合板的弹性杨氏模量、弹性剪切模量、损耗因子经过数据处理可以算出材料本身的弹性杨氏模量、弹性剪切模量、损耗因子。
目前国内使用悬臂梁共振法来测量其振动阻尼特性有两个国家标准:2345’67"68’..6091和2345’/!#/8!"""071,二者内容上大同小异,均等效采用美国材料与试验学会标准*:5);<#68/"、*:5);<#68’..90#1061。
理论上来说悬臂梁法与粘弹谱仪(()*+测出的材料本身的弹性模量和损耗因子应基本相同。
但多年来大家习惯于使用粘弹谱仪(()*+测量材料本身的振动阻尼特性。
很少使用悬臂梁共振法来测量材料本身的振动阻尼特性。
其原因固然是一:粘弹谱仪(()*+可以自选频率范围对样品进行强迫振动来测复合板的弹性杨氏模量、弹性剪切模量、损耗因子,而悬臂梁共振法是采用自由共振法来测复合板的弹性杨氏模量、弹性剪切模量、损耗因子,频率不可以任意可选。
其二:二者测出的数据无法对上号是另一个主要原因。
本文的目的在于通过计算机分析和样品的测量,试图找出其原因。
使用悬臂梁共振法来测量材料本身的振动阻尼特性在一定的范围内代替粘弹谱仪(()*+,来满足工程研究的需要。
同时旨在找出悬臂梁法测量存在的误差原因。
需要指出的是,悬臂梁法测量存在的误差并非是指方法本身的误差,而是指样品制作时和测量时样品夹紧的方式而引起的误差。
此项工作,多年来一直未见有明确的说法,我们早就想做此工作,现将本文发表,以供大家参考,批评指正。
在悬臂梁法中-’.-!.:自支撑材料:!/0"/12/1自支撑材料弹性杨氏模量:31045#46$"+’2!7!28"+!4/1291!+!复合试样的损耗因子:!:10"/:12/:1阻尼材料本身的弹性杨氏模量:3:10-4;,<+=4;,<+!,5>!4’,;+!.32!>6阻尼材料本身的损耗因子:!0!:1(’=)>)4’=5)>=?)>!=5)>6=)!>5+2)>46=?>=5>!=!)>6=)!>5+其中!:10"/:12/:1;;04’=(>+4/:12/1+!;<045=?>=5>!+;)03:1231;(0$2$";>0828"。
式中!:1—复合试样损耗因子;/:1—复合试样第1阶共振频率,@A;/1—金属基板第1阶共振频率,@A;"/1—金属基板第1阶共振峰带宽,@A;"/:1—复合试样第1阶共振峰带宽,@A;3:1—阻尼材料本身的弹性杨氏模量,BC;3D—自支撑材料弹性杨氏模量,BC;>—厚度比;!—阻尼材料本身的损耗因子;(—密度比;$—阻尼材料的密度,9E2F6;$"—自支撑材料的密度,9E2F6;8—阻尼材料厚度,F;8"—自支撑材料的厚度,F。
由以上可以看出:影响材料阻尼性能的样品参数有以下几个:%阻尼层厚度;&基板厚度;’金属基板第1阶共振频率;(复合试样第1阶共振峰带宽;)基板密度;*阻尼层密度;+自由振动长度。
为了考察样品参数测量误差或对比试样的制作误差对材料阻尼性能的影响,以(,G"5的样品参数为基准,对各参数分别变化H!I、5I、?I、GI、’"I,使用计算机进行了计算。
结果如下:(,G"5的基本参数:样品尺寸:’G"J’"J’FF J FF J FF;自由层、厚度比:’:6FF K FF;自由振动长度:"$’?F;基板厚度:"$""’"’F;阻尼层厚度:"$""6’L F;基板密度:L?""9E2F6;阻尼层厚度:’6#"9E2F6;基板共振频率:’M!$"#@A;复合板共振频率:!"!$!#@A;共振峰带宽上限:!!#$!#@A;共振峰带宽下限K’L"$!#@A。
计算结果:基板:弹性模量:#$##3=’’BC;损耗因子:"$""6’。
材料:弹性模量:!$’!3=’’BC;损耗因子:"$?#!。
样品参数测量误差或对比试样的制作误差对材料阻尼性能的影响:!""#$%&$’《橡塑资源利用》’要满足!"!#(,复合板共振频率变化范围是)’$*#(!+,! -’$."(;基板共振频率变化范围是)!$"(! +,!-’$/#(。
!要满足!0!#(1复合板共振频率变化范围是)’$".(!+,! -’$"2(;基板共振频率变化范围是)’$".(!+,! -’$"2(。
则自由振动的长度变化率应控制在:)"$3"( !!4-!"$!*!(。
而测量时样品的自由振动长度可以很好的控制。
由表’’)表’*可知,’为满足!0!#(,以一般自由层厚度比为’:*,即金属板’55,阻尼层为*55。
则阻尼层厚度变化范围为!$3!6*$"3 55;基板厚度变化范围为"$3/556’$"*55;阻尼层密度变化范围为’!/’$*"7895*6’.!/$3"7895*;基板密度变化范围为/##:$#:7895*6/2.2$3/7895*。
!为满足!0!’"(,以一般自由层厚度比为’:*,即金属板’55,阻尼层为*55。
则阻尼层厚度变化范围为:!$:.556 *$’355;基板厚度变化范围为"$3.556’$"#255;阻尼层密度变化范围为’’3"$3/7895*6’#2"7895*;基板密度变化范围为/’:#$:"7895*6:"23$2:7895*。
*为满足!"!#(,以一般自由层厚度比为’:*,即金属板’551阻尼层为*55。
则阻尼层厚度变化范围为!$/!556 *$*#55;基板厚度变化范围为"$3"556’$’"55;阻尼层密度变化范围为’!!’$/#7895*6’#"#$!#7895*;基板密度变化范围为2:"!$""6:/!3$#"7895*。
由上可知,对于阻尼层密度、基板密度以现有的测试仪器可以满足要求。
但对于阻尼层厚度、基板厚度来说,如要达到!0!#(,如要保证阻尼层厚度为*551需要样品的制作精度控制在)"$":556-"$"355,要保证基板厚度为’55,需要样品的制作精度控制在) "$"*556-"$"*55。
这样的制作精度尤其是对于粘弹性材料是不可能做到的。
而要!0!’"(,以一般自由层厚度比为’:*即金属板’55,阻尼层为*55。
则如要保证阻尼层厚度为*55,需要样品的制作精度控制在)"$’2556 -"$’3551要保证基板厚度为’55,需要样品的制作精度控制在)"$"2556-"$"255。
要!"!#(:以一般自由层厚度比为’:*即金属板’551阻尼层为*55。
则如要保证阻尼层厚度为*551需要样品的制作精度控制在)"$!:55 6-"$*#551要保证基板厚度为’55,需要样品的制作精度控制在)"$’"556-"$’"55。
为了考察使用悬臂梁共振法来测量材料本身的振动阻尼特性在一定的范围内代替粘弹谱仪(;<=>满足工程研究的需要。
使用钢板、有机玻璃、;):".)’、:".)?、;:".)’)*几种样品,使用中科院长春应化所的法国产<=0)".粘弹谱仪(;<=>进行了测试、并用悬臂梁法进行了测试和数据处理。
结果见表’#。
由表’#结果可以看出:只要测试前样品制作保证符合一定的要求,使用悬臂梁法测试阻尼材料性能在一定的范围内是可以满足要求的。
结论’阻尼材料性能随各种样品的参数变化的趋势如表’2。
自由振动长度:随着自由振动长度的增加,其表!"钢板、有机玻璃、#$%&’$!、%&’$(、#%&’$!$)损耗因子测量结果比较长春应化所<=0)".天津悬臂梁理论值钢板(!""@A)"$"32#"$""*!"$"""2)"$""’B/C有机玻璃(’#"@A)"$"/23"$"/.."$"/:"B/C;:".)’D’#"@A>"$#".3"$223";:".)?D’#"@A>"$2*23"$2.""其中长春应化所的<=0)".在测试前使用随机自带标准样品校准过。