GB T 16406-1996 声学 声学材料阻尼性能的弯曲共振测试方法.pdf

1、GB!T 16406-1996 前言本标准是参照国际标准ISO6721-3 :1994.美国材料与试验学会标准ASTME756-83 1) . . . . . . ( 2 ) c) 悬挂试样，要注意在不同阶的共振方式上测试时，应水平悬挂在对应阶数的节点位置上。7.4 换能器位置调节调节换能器到试样的距离应足够远，使静态磁吸引力不影响测试结果。一般情况下，在测量一阶振动时，推荐距离大于3mm，测量高阶振动时，问距可减小到1mm. 7.5 温度调节GB/T 16406-1996 按试验目的要求调节恒温箱内的温度，一般情况下，应该从低到高按升温序列测量，推荐升温速率为IOC/min到2C/min，温

2、度增量为10C。在转变区域，温度增量可减小为2C到5C。在每个温度点上，应保温1.0min后才能测量。7，6测量和记录调节信号发生器和测量放大器，测出试祥共振频率和共振峰宽度位置。设定信号发生器扫频范围，用记录仪记录共振曲线圄测量记录共振曲线时，振帽测量准确度应不低于005%，共振频率测量准确度应不低于1%，共振峰宽度的测量分辨率至少应达到共振峰宽度的1%。?7 注意事项1. 7, 1 在悬臂梁测试方式时，通常采用二至四阶振动方式进行测试。在自由梁测试方式时，通常采用前三阶振动方式进行测试。在用复合试样进行振动阻尼效果评价时，在试样结构相同的情况下，悬臂梁二阶振动方式和自由梁一阶振动方式的测试

3、结果等效。1. 7, 2 在测试过程中，如发现异常现象(例如共振曲线不对称)，除检查节点位置及换能器安装位置是否合适外，可进一步进行非线性检验(见附录A)。1. 8 复合试样试验7, 8, 1 用复合试样方式测量阻尼材料的复弯曲模量，应分两步进行=a) 测量金属基板的共振频率和储能弯曲模量(因为金属梁的损耗因数约为00001或更低一些，计算时假设为零hb) 制成复合试样后再拥tl共振频率和共振峰宽度。由二次测量的数据，按公式(7)-(23)即可计算出阻尼材料的复数弯曲模量。1. 8, 2 为避免转动惯量和剪切形变的影响，复合试样的厚度比应不大于4，并满足下式要求zlOO MPa的材料。1. 9

4、 代替方式对于阻尼很小的材料，共振峰宽度非常小，本标准允许改用衰减法测量。在试样共振时，断开激励信号，试祥进入自由衰减振动状态，测量振动随时间衰减的波形，由对数减缩率A计算损耗因数tanf。A = ln(X,/X,+,) ( 4 ) tan8, = A/H00oooo.oo( 5 ) 式中X，和Xq+1是振动速度或振动位移在同一方向上相邻的二个振幅值。为了提高测量准确度，可测量第q次振幅和第q+k次振帽，然后按下式计算叫=丰ln(X，/X，H). ( 6 ) 式中振幅比X，/X，忖取值不大于3。8 结果计算8. 1 均匀试样均匀试样的弯曲模量和损耗因数由下列公式计算gE; = 4(3p)川l/

5、hJ2 2) 对自由梁方式:kf=22.4 (i=1) ki=61.7 (i=2) kf = (i + O. 5)72 (i 2) 8.2 复合试样.( 8 ) . ( 9 ) ( 10 ) .( 11 ) . ( 12 ) . ( 13 ) . ( 14 ) ( 15 ) 将阻尼材料粘贴在金属板的一面，是工程上常用的自由阻尼结构形式，复合试样的损耗因数和阻尼材料的复弯曲模量由下列公式计算s?Afu c一工7. ( 16 ) ( u - v) + v (u - v) - 4TO - u) Ei=E:02T3HH-. . . ( 17 ) l+MTl+4MT十6MT+ 4MT + MT tanO

6、r =轧-IEr-XihlA而.，;.p罩i-. . . . ( 18 ) u = (1 + IYT) Cf./fY . ( 19 ) v = 4 + 6T + 4T ( 20 ) M = E/E; . ( 21 ) GB/T 16406-1996 式中，机复合试样损耗因数:儿，复合试样第1阶共振频率，Hz;f;金属基板第z阶共振频率，Hz;t!.fd 复合试样第z阶共振峰宽度，Hz;E; 阻尼材料的储能弯曲模量，Pa;Eo 金属基板的储能弯曲模量，Pa;tanOr一阻尼材料的损耗因数;D一一-密度比gT 厚度比，p 阻尼材料的密度，kg/m3; Po一一金属材料的密度，kg/旷;h 阻尼层厚

7、度，m，ho-一金属板厚度，m。9绘图D = p/p, T = h/hc 绘制复合试样损耗因数或材料复弯曲模量随温度变化的曲线图可以有两种形式z. ( 22 ) . ( 23 ) a) 固定共振方式的变温曲线图，由于共振频率、复合试样损耗因数或复弯曲模量均随温度变化，绘图时应列出数据表或在图上标出;b) 固定频率的变温曲线图，这种形式的图应进行不同共振阶数的变温测试，然后用插值的方法绘图。绘制方法可参照1S010112. 10 测量不确定度10.1 均匀试样10.1.1 储能弯曲模量按本标准规定的要求进行试验，在不大于四阶振动模式的范围内，储能模量的测量不确定度不大于5%，在四阶以上共振方式测

8、试时，如不考虑剪切变形的影响，误差将会加大。对于分层均匀的试样，E则代表多层系统的等效模量。10.1.2 损耗因数损耗因数的测量不确定度，与损耗因数本身数值大小和测量记录系统的频率稳定性和分辨率密切相关。在损耗较小时，对分辨率的要求比测储能弯曲模量时要高得多。损耗因数的测量不确定度u(们和频率测量不确定度以f)的关系为u(1) = .fi uCf )/tanl, . . .( 24 ) 例如，在以f)=O.l%情况下，当tanl，= O. 1时，损耗因数的测量不确定度为1.4%，而当tan二O.01 时，则损耗因数的测量不确定度增大为14%。10.2 复合试样在用复合试样测量阻尼材料复数弯曲模

9、量时，复合试样的损耗因数测量不确定度不大于5%，阻尼材料的储能弯曲模量测量不确定度不大于20%，阻尼材料的损耗因数测量不确定度不大于25%。GB!T 16406-1996 11 试验报告试验报告应包括下列内容:a) 材料名称，b) 生产单位、制样单位及送检单位，c) 本标准号码及测试方法种类;d) 试样编号、试样尺寸、制备工艺、阻尼结构型式及存放条件gu 测试设备;f) 试验性质，分为三种s一型式试验(定型或鉴定)常规试验抽样试验gl 测试结果;h) 说明是否按本标准要求的条件进行试验，对高阻尼试样的数据处理方法，是否进行了非线性检验，采用了何种类型修正公式处理数据等(见附录A.附录B);。测

10、试人员、测试日期囚GB/T 16406-1996 附录A(提示的附录)偏离线性粘弹态行为的检验图A1以单对数图的形式给出了振幅X随时间自由衰减的曲线。曲线1为典型的线性粘弹态，由于振帽随时间按指数形式衰减，所以在单对数图上为一条直线;曲线2为非线性粘弹态，振幅随时间按高阶指数规律衰减，所以在图上表现出曲线的起始部分弯曲:曲线3为摩擦阻尼状态，振幅随时间按线性关系衰减，所以在图上表现为曲率与上述相反的曲线。夹具和试样间的松动.悬线不在试样振动节点仿，置上、振动着的试样和空气介质的摩擦.均会产生这种形式的附加阻尼。在试样的阻尼非常小时，摩擦阻尼的影响就明显增大。由于在本标准涉及的范围内，试样受迫振

11、动，仅产生极微弱的非简谐形变，如果观察振动波形，则难以看出来，只能用振动自由衰减法来检验。坷 2 图A1振幅随时间自由衰减的曲线附录B(提示的附录)大阻尼数据处理方法共振曲线法测试原理是建立在线性小阻尼的理论基础上的。当tanh，O.l时，损耗因数高阶项的影响不能忽略。可用下列修正公式计算损耗因数z八f; 11 !:./, ta毗=77lzi77). ( B1 ) 在测量共振曲线时，只有当共振峰的相对高度不小于10dB时(即在共振曲线上，共振峰处振帽值比远离共振频率处的振幅值高10dB以上)，测量结果才可靠。在阻尼大的情况下，共振峰相对高度可能小于10dB，有时甚至小于3dB，共振曲线还会出现

12、左右不对称的现象，此时，应首先注意消除干扰，如有可能，最好降低厚度比，重新制作试样，进行测试。如不能另做试样，可用下列公式t十算a) 共振峰宽度!:./;取为共振振幅下降2dB时的频率宽度，则损耗因数为.tanh, = 1. 308!:./;/ I .( B2 ) b) 共振峰宽度!:./;取为共振振幅下降1dB时的频率宽度，则损耗因数为.tanh, = 1. 965t:.兀/I.( B3 ) G/T 16406-1996 c) 共振曲线不对称时，取共振峰半宽度窄的一边下降3dB时的频率宽度进行计算，则损糙因数为32t.f an = -7. . .叫B4) 应用上述一种或几种近似公式处理数据时，应在试验报告中说明。