GBT31544-2015 玻璃材料高溫彈性性能試驗方法 脈沖激振法

玻璃材料高溫彈性性能試驗方法脈沖激振法I本標準規(guī)定了利用脈沖激振法測定玻璃材料在高溫環(huán)境下彈性模量、剪切模量和泊松比等彈性性本標準適用于連續(xù)均質(zhì)的玻璃材料，既可測量某一給定溫度點，也可連續(xù)測量不同溫度點玻璃材料彈性性能。其他連續(xù)均質(zhì)固體材料可參考使用。2規(guī)范性引用文件下列文件對于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T1216外徑千分尺GB/T16839.1熱電偶第1部分：分度表JC/T2172精細陶瓷彈性模量、剪切模量和泊松比試驗方法脈沖激勵法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。試樣在長度水平面法線方向上的振動。試樣在橫截面繞著長度方向發(fā)生的扭曲振動。4方法概述采用脈沖激勵器產(chǎn)生機械激勵，作用于高溫環(huán)境下矩形截面試樣，引起試樣的振動，測量試樣的彎曲振動頻率和扭轉(zhuǎn)振動頻率。通過快速傅立葉變換得到試樣的基頻，利用彎曲振動的基頻計算出試樣的彈性模量，利用扭轉(zhuǎn)振動的頻率計算出剪切模量。泊松比由彈性模量和剪切模量關(guān)系式計算得出，5測試系統(tǒng)2系統(tǒng)等。圖1是測試系統(tǒng)的工作原理示意圖。圖1測試系統(tǒng)的工作原理示意圖加熱爐應(yīng)具有升溫和保溫控制功能。加熱爐內(nèi)氣氛可以是空氣、惰性氣體或真空。加熱爐應(yīng)自動控制并調(diào)節(jié)升溫速度，到達試驗溫度點后的慣性升溫應(yīng)不超過5℃。保持恒溫狀態(tài)時爐內(nèi)測量溫度變化應(yīng)小于±2℃。試樣在加熱爐內(nèi)應(yīng)均勻受熱，當達到試驗溫度后應(yīng)恒溫15min后開始測試，試樣表面溫度差別應(yīng)不大于士10℃。5.3溫度測量和顯示裝置熱電偶應(yīng)符合GB/T16839.1規(guī)定。熱電偶要有足夠長度，插入加熱爐使其端頭盡量接近試樣。熱電偶測溫系統(tǒng)應(yīng)每年至少定期校驗一次，或一年內(nèi)多次校驗。若使用光學(xué)高溫計測溫，應(yīng)選用分辨率高于5℃和2%準確度的測溫儀。符合JC/T2172規(guī)定。激勵桿宜采用直徑小于5mm的陶瓷或者金屬桿。符合JC/T2172規(guī)定，宜采用聲傳感器和激光位移傳感器等非接觸型傳感器。試樣支撐應(yīng)采用能使試樣受激振后自由振動的方法。通常有兩種方式，可采用彈性耐高溫金屬細線懸掛，也可用接觸式的支撐。試樣放置在兩根平行的鉑絲上，鉑絲直徑宜為0.3mm～0.5mm,鉑絲3固定在耐高溫夾具的支撐架上，支撐架宜采用氧化鋁、氮化硅等耐高溫材料。圖2為鉑絲懸掛試樣的示說明圖2鉑絲懸掛試樣的示意圖6試樣試樣要求如下：a)試樣為長方體，長度應(yīng)不小于60mm。長度(L)、寬度(b)、厚度(t)的比例約為20:5:1;b)試樣長度、寬度和厚度的平行度誤差應(yīng)分別小于0.5%、0.1%和0.1%;d)試樣質(zhì)量應(yīng)不小于5g。7.1試樣質(zhì)量和尺寸的測量符合精度為1mg的天平稱量試樣質(zhì)量，符合GB/T1216規(guī)定的游標卡尺測量試樣長度、寬度和厚度。在試樣寬度和厚度測試時應(yīng)分別測量試樣兩端和中間，取平均值。測量彎曲振動基頻時，試樣長度已知為L,將試樣放置在兩根水平拉緊的鉑絲上，兩根線的相對距離為(0.552±0.005)L。試樣兩端伸出的長度相等。激勵點在試樣表面中央。試樣兩端伸出的長度相等。激勵點和信號采集點對應(yīng)在試樣的兩個對角的對應(yīng)點上，脈沖激勵器和信號采集器互為對角位置，如圖2所示。激勵的力值應(yīng)保證試樣扭轉(zhuǎn)振動。47.3信號采集器定位加熱裝置內(nèi)氣氛為空氣或惰性氣體，信號采集器宜采用聲傳感器。連接聲傳感器的陶瓷導(dǎo)管前端，置于試樣上方10mm左右。加熱裝置內(nèi)氣氛為真空高溫環(huán)境，信號采集器應(yīng)采用激光位移傳感器，通常放置在試樣上方，且距離試樣約0.5m的真空環(huán)境外。7.4試樣加熱啟動加熱裝置，按照設(shè)定的程序?qū)υ嚇舆M行加熱，達到設(shè)定溫度后，恒溫15min。啟動檢測裝置，輸人7.1測得的試樣尺寸和質(zhì)量，設(shè)置儀器的基本參數(shù)，啟動激勵裝置，利用信號采集器和信號處理器獲得一個阻尼自由振動曲線，通過數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)算出試樣振動的固有頻率，并得到彈性模量、剪切模量和泊松比等性能。測量不同溫度點的玻璃彈性性能時，在完成較低的溫度點測量后，重復(fù)步驟7.4繼續(xù)升溫到高的溫8計算公式8.1彈性模量按式(1)計算：L——試樣長度，單位為毫米(mm);8.2剪切模量按式(2)計算：fc—扭轉(zhuǎn)振動的頻率，單位為赫茲(Hz);A——經(jīng)驗修正參數(shù)，按式(4)計算或由圖3獲得。B=[(b/t)+(t/b)]/[4(t/b)-2.52(t/b)2+0.21A=[0.5062-0.8776(b/t)+0.3504(b/t)2-0.0078(b/t)3]/[12.03(b/t)+9.892(b/5圖3計算剪切模量所用的經(jīng)驗修正因子A8.3泊松比按式(5)計算：試驗報告應(yīng)包含下列信息：a)試驗部門；b)試驗設(shè)備；c)試驗日期；d)試樣數(shù)量；e)試樣的質(zhì)量和尺寸；f)試驗人員；i)試樣描述：3)其他必要信息(試樣背景，處理記錄等)。j)