阻尼材料阻尼性能測試方法

1、中華人民共和國國家標準GB/T18258-2000阻尼材料 阻尼性能測試方法Damping materialsTesting method for damping properties2000-11-212001-07-01實施國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 發(fā)布GB/T 18258-2000前 言本標準等效采用美國材料與試驗學(xué)會標準ASTM E756-1993測量材料振動阻尼性能的標準方法。本標準的附錄A、附錄B和附錄C是提示的附錄。本標準由國家經(jīng)濟貿(mào)易委員安全生產(chǎn)局提出。本標準由全國機械振動與沖擊標準化技術(shù)委員會歸口。本標準起草單位：吉林省勞動保護科學(xué)研究所。本標準起草人：戴友春、張春慧、王大鵬。GB

2、/T 18258-2000目 次前 言11.范圍22.引用標準23.定義和符號24.試驗方法和裝置35.試樣46.試驗程序57.數(shù)據(jù)處理68.試驗報告89.精確度8附錄A（提示的附錄）恒溫下非阻尼試樣的典型頻率響應(yīng)曲線9附錄B（提示的附錄）不同溫度下自由層型阻尼材料的典型彈性楊氏模量-頻率曲線9附錄C（提示的附錄）不同溫度下自由層型阻尼材料的典型損耗因子-頻率曲線10 中華人民共和國國家標準阻尼材料阻尼性能測試方法GB/T 18258-2000Damping materialsTesting method for damping properties1. 范圍本標準規(guī)定了采用懸臂梁共振法測定材

3、料振動阻尼特性的方法。測定量包括材料的損耗因子，彈性楊氏模量E、彈性剪切模量。本標準適用于在結(jié)構(gòu)振動、建筑聲學(xué)和噪聲控制等方面應(yīng)用的材料，在50Hz的頻率范圍及材料的有效使用溫度范圍內(nèi)進行測量。2. 引用標準下列標準所包含的條文，通過在本標準中引用而構(gòu)成為本標準的條文。本標準出版時，所示版本均為有效。所有標準都會被修訂，使用本標準的各方法探討使用下列標準最新版本的可能性。GB/T 2298-1991機械振動與沖擊術(shù)語（neq ISO 2641：1990）GB/T 4472-1984化工產(chǎn)品密度-相對密度測定通則GB/T 9870-1988彈性體動態(tài)試驗的一般要求（neq ISO 2856：19

4、81）GB/T 14465-1998材料阻尼特性術(shù)語3. 定義和符號3.1 定義本標準所用的術(shù)語均遵循GB/T2298和GB/T 14465的規(guī)定，同時 使用了下列定義。材料體較硬，其本身可直接由測試裝置平持進行測量的一類阻尼材料。材料體較軟，其本身不能直接被測量裝置夾持測量的一類阻尼材料。在共振曲線上共振峰兩側(cè)，振幅為共振幅的0.707倍（即下降3dB）處的頻率差。3.2 本標準使用了下列符號：E自支撐阻尼材料的彈性楊氏模量，Pa；自支撐阻尼材料的損耗因子，無量綱；E1非自支撐阻尼材料的彈性楊氏模量，Pa；1非自支撐阻尼材料的損耗因子，無量綱；G非自支撐阻尼材料的彈性剪切模量，Pa；2非自支

5、撐阻尼材料的剪切損耗因子，無量綱；4. 試驗方法和裝置4.1 試驗原理本標準規(guī)定采用矩形條狀試樣。將試樣垂直安裝，上端剛性夾定，下端自由，構(gòu)成懸臂梁測試系統(tǒng)。測試系統(tǒng)的儀器由激勵條例測兩部分組成。由信號發(fā)生器產(chǎn)生一個正弦或隨機信號放大器激勵激振器，對試樣施加激振力。由檢測傳感器檢測試樣的振動響應(yīng)信號，經(jīng)放大器放大后送入顯示與記錄儀器。保持激振幅值恒定，連續(xù)改變頻率，測出試樣的共振曲線。根據(jù)所測共振頻率和半功率帶寬，依據(jù)所給公式即可計算出材料的各模量值和損耗因子。若測試過程在控溫箱中完成，則可確定溫度對材料阻尼特性的影響。4.2 測試原理框圖見圖1。放大器記錄裝置放大器信號發(fā)生器夾具試樣激振器檢

6、測傳感器圖1 實驗框圖4.3 量具量具應(yīng)滿足各行業(yè)要求。4.4 測量支架測量支架應(yīng)注意避免外界機械振動干擾并符合下述要求：a) 測量支架的固有頻率應(yīng)遠離測試頻率范圍，測量支架應(yīng)安裝在具有足夠質(zhì)量的基座上；b) 測量支架的夾具應(yīng)有足夠的夾持力。4.5 激振器和傳感器a) 激振器采用電磁型激振器。激振器采用剛性固定，距離被測試樣1mm遠。當采用不銹鋼或鋁棒時，須在試樣上用粘結(jié)劑粘合小塊磁性材料以獲得激振力和響應(yīng)。b) 檢測傳感器推薦用非接觸式速度型傳感器。在較高頻振動時由于非接觸式傳感器達不到所需的靈敏度，應(yīng)采用超小型加速度計。加速度計的質(zhì)量小于0.5g。加速度計的安裝應(yīng)使用粘合劑粘接，同時注意盡

7、量減小電纜輸出線噪聲。用接觸式傳感器測得的數(shù)據(jù)必須鑒別，在報告中應(yīng)包括這種方法可能引起的影響。4.6 測量儀器在測試頻率范圍內(nèi)，測量儀器應(yīng)符合一般動力實驗要求。5. 試樣5.1 試樣種類本標準將阻尼材料分為自支撐阻尼材料和非自支撐阻尼材料。不同類型的阻尼材料使用不同的試樣來測定其阻尼性能。圖2給出了四種試樣：l根部HlHH1阻尼材料HH1/2H2H填充材料寬度bacd試樣a均質(zhì)單板；試樣b金屬板一側(cè)貼阻尼材料的復(fù)合板；試樣c阻尼材料對稱地夾于兩金屬板之間的復(fù)合板。圖2 試樣a) 當阻尼材料是楊氏模量值大于100MPa的硬性自由層型材料時，使用試樣b、c來測定。此時只研究其拉伸阻尼特性，忽略其所

8、受轉(zhuǎn)動慣性和剪切變形影響。其阻尼特性在玻璃態(tài)和玻璃化轉(zhuǎn)變區(qū)中測得，例如搪瓷、填料乙烯。b) 當阻尼材料是楊氏模量值低于100MPa的約束層型軟粘彈材料時，使用試樣d來測定。材料的模量值低于金屬板模量值0.1倍以下，其阻尼特性取決于剪切變形特性，可忽略其拉伸變形影響。5.2 試樣的制備5.3 試樣尺寸試樣的尺寸為：寬10mm,自由端長180mm250mm，根部長25mm，金屬（通常是鋼或鋁）板厚度1mm3mm。阻尼材料厚度隨材料特性以及溫度和頻率不同而有所變化。選用合適的材料厚度與金屬板厚度比，對于測試結(jié)果很重要，對于試樣b和試樣c，試驗開始時，選用材料的厚度與金屬板厚度比為1：4，注意不能超過

9、4：1。對于試樣d，選用阻尼材料厚度與金屬板厚度比為1：10。但應(yīng)避免由于有阻尼與無阻尼之差太小而使系統(tǒng)的阻尼過低。試樣的根部厚度應(yīng)與試樣厚度相等，以接愛真實夾緊狀態(tài)。5.4 試樣的數(shù)量僅在一個溫度下測試時，材料和 相同 條（看不清了）5.5 試樣狀態(tài)調(diào)節(jié)試樣的保存及試驗前的溫度、濕試調(diào)節(jié)可參照GB/T 98701988中第8章的要求進行。6. 試驗程序6.1 測量材料密試按照GB/T4472的規(guī)定執(zhí)行，測量準確度應(yīng)不低于0.5%。6.2 測量試樣尺寸測量試樣厚度時，應(yīng)在沿試驗方向上取五點或多于五點求平均值，各測點厚度不應(yīng)超過平均值的±3%。6.3 安裝試驗裝置6.4 溫度調(diào)節(jié)按試驗

10、目的要求調(diào)節(jié)恒溫箱內(nèi)的溫度，溫度增量為5或10，在每個測點上應(yīng)恒溫10min后才能測量。6.5 測量和記錄調(diào)節(jié)信號發(fā)生器和測量放大器，測出試樣共振頻率和半功率帶寬。設(shè)定信號發(fā)生器掃頻范圍，用記錄儀記錄共振曲線。測量記錄共振曲線時，振幅測量準確度應(yīng)不低于0.5%，共振頻率測量準確度應(yīng)不低于1%，半功率帶寬的測量分辨率至少應(yīng)達到半功率帶寬的1%。6.6 復(fù)合試樣的測試a) 測量金屬棒的共振頻率和半功率帶寬。b) 制成復(fù)合試樣后，再測共振頻率和半功率帶寬。6.7 注意事項a) 對于試樣b，b) 對于試樣c，c) 對于試樣d，其中：金屬板第i階共振頻率，Hz；復(fù)合板第i階共振頻率，Hz；阻尼材料密度和

11、金屬材料密度之比，無量綱；阻尼層厚度和金屬層厚度之比，無量綱。7. 數(shù)據(jù)處理7.1 自支撐阻尼材料用式（1）計算材料的彈性楊氏模量，用式（2）計算損耗因子：（1）（2）式中：板體密度，kg/m3；l 板體長度，m；H振動方向板體厚度，m；f0i均質(zhì)板第i階模態(tài)半功率帶寬Hz；i 共振階數(shù)，1，2，3，；Ci固定自由均質(zhì)板的第i階模態(tài)系統(tǒng)如下：C1=0.55959C2=3.5069C3=98194C4=19.242C5=31.809Ci=(/2)(I-0.5)2 ( i>3時)7.2 非自支撐阻尼材料（3）（4）式中：M彈性楊氏模量比，無量綱；f0i復(fù)合板第I階模態(tài)的半功率帶寬，Hz；si

12、復(fù)合析的損耗因子，無量綱；1阻尼材料的損耗因子，無量綱；H1阻尼材料的厚度，m；1阻尼材料密度，kg/m3其中：；。（7）（8）式中：G阻尼材料彈性剪切模量，Pa；阻尼材料的剪切損耗因子，無量綱；阻尼材料的厚度，m；。7.3 隨頻率和溫度而變化的彈性楊氏模量或剪切模量及相應(yīng)的損耗因子可以用一根試樣來連續(xù)測得，該單板以幾個不同模態(tài)振動。每一試樣需重復(fù)測量三次以下，取平均值。7.4 因為金屬棒的損耗因子約為0.001或更低一些，計算時假設(shè)為零。典型的模態(tài)響應(yīng)曲線可參考附錄A（提示的附錄）、附錄B（提示的附錄）、附錄C（提示的附錄）。8. 試驗報告報告須包括下列各項：a) 材料名稱；b) 說明試驗是

13、否在第一個方面都是按本試驗方法施行；c) 試樣編號、試樣尺寸、阻尼結(jié)構(gòu)型式及存放條件；d) 用于制作復(fù)合板試樣的特定金屬材料的名稱和類型；e) 說明準備阻尼材料（復(fù)合棒）試樣之前所有金屬材料的表面化學(xué)處理過程；f) 所用特定粘合劑的牌號，并附有厚度尺寸；g) 復(fù)合板的試驗頻率和每種測試材料的溫度；h) 本標準號碼及測試設(shè)備；i) 測試結(jié)果，對每一試樣計算出的彈性楊氏模量或彈性剪切模量和損耗因子；j) 測試日期。9. 精確度精確度取大于實驗階段的研究測試結(jié)果。對于阻尼材料的拉伸阻尼特性，在每一個溫度-頻率下，損耗因子及模量值的分散率分別不允許超過25%和20%。約束層材料的剪切模量變化較大，其分散率不應(yīng)超過45%。附錄A（提示的附錄）恒溫下非阻尼試樣的典型頻率響應(yīng)曲線20 50100 200 500 1000 20005000頻率，Hz圖A150403020100振幅，dB附錄B（提示