材料阻尼性能测试方案

一、试验目的：

本次试验主要是对金属板试样，以及阻尼材料和金属板组成的复合试样，分别进行共振测试，测试计算出金属板试样的弯曲模量和损耗因数，以及复合试样的损耗因数和阻尼材料的复弯曲模量；

通过共振测试方法，对均匀和分层均匀的材料，测定材料阻尼性能，测量结果可为声学结构设计和噪声振动控制设计提供依据，也可用于评价各种复合结构试样的振动阻尼效果。

二、试验原理：

本次试验采用矩形条状试样，所提及共振测试方案，测试方法分两种：方法A是将试样垂直安装，上端刚性夹定，下端自由，简称悬臂梁方法；方法B是将试样水平安装，用两条细线在试样振动结点位置上悬挂，简称为自由梁方法。悬臂梁法适用于大多数类型的材料，包括较软的材料，自由梁法适用于测试刚硬挺直的试样，对于较软的材料，应贴在金属板上做成复合试样进行测试。

本次试验所用测试系统包括激励、响应、和记录三部分组成，利用数采系统信号发生器模块激励，对试样施加简谐激励力，由响应传感器测试试样的振动信号，经放大后接入数采系统记录，保持恒定的激励力，连续改变频率，测出试样的速度弯曲共振曲线。根据弯曲共振频率和共振峰宽度，（共振峰频宽取法类似半功率点法）计算出储能弯曲模量和损耗因数。

三、试验装置：

1、量具：

游标卡尺：用于测量试样长度，最小分度应为不大于0.05mm；

螺旋测微器：用于测试试样的宽度和厚度，最小分度应不大于0.002mm；

天平；

温度计：分辨率应达到0.1摄氏度；

说明：试件的长度和厚度等也可以在提供试样时提供详细的指标参数。

2、测试支架：

悬臂梁或自由梁测量支架应注意避免外界机械振动干扰并符合一定要求：

（1）、测量装置的固有频率应远离测试频率范围，测量支架应有重的基座；

（2）、悬臂梁测量支架的夹具应有足够的夹持力，防止产生度假的摩擦阻尼；

（3）、自由梁测量支架的悬线应柔细，长度不宜短于30cm，推荐使用丝线或者棉线；

3、测试仪器及传感器

本次试验使用DH5922动态数据采集系统，配置信号发生器模块，1301扫频信号发生器及非接触式激振器，和非接触式磁电式速度传感器（这个正在找）；

4、其他

恒温箱：沿试样长度方向的温度要均匀，不均匀度应不超过±1摄氏度，在每次测量过程中，温度应保持稳定。变温测量时，升温速率应平稳可控。

四、试样

试样制备应按标准要求提供。悬臂梁方式的复合试样，应保留20mm-25mm的根部没有待测材料，以便夹紧，或者可以加工成加厚的金属根部。

五、试验程序：

1、测量材料密度

2、测量试样的横截面尺寸

3、安装试样

悬臂梁方式时，在测量支架的夹具夹紧试样后，测量试样的自由长度；

自由梁方式，应注意先测量试样长度，计算出各阶节点到试样末端的距离；再悬挂试样，主要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；

4、传感器安装和激振器安装

5、温度调节

6、测量记录

7、其他

对于复合试样试验，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；

B）制成复合试样后再测共振频率和共振峰宽度；

由二次测量的数据，按公式即可计算出阻尼材料的复弯曲模量。

六、结果计算

1、均匀试样：其弯曲模量和损耗因数由下列公式计算：

      ···················（2）

    ························（3）

式中：

——储能弯曲模量，Pa；

——损耗弯曲模量，Pa；

——弯曲损耗因数；

——试样材料密度，;

——在自由梁方式时为试样长度，在悬臂梁方式时，则为试样自由长度，；

——共振阶数；

——试样厚度，；

——第阶共振频率，Hz；

——第阶共振峰宽度，Hz；

——第阶共振时的数值计算因子；

2、复合试样

将阻尼材料粘帖在金属板的一面，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：

················································（4）

·················································（5）

········································（6）

··············································（7）

·················································（8）

·····················································（9）

··························（10）

············（11）

式中：——复合试样损耗因数；

——复合试样第阶共振频率；

——阻尼材料的储能弯曲模量，Pa；

——金属基板的储能弯曲模量，Pa；

——阻尼材料的损耗因数；

——密度比；

——厚度比；

——阻尼材料的密度，;

——金属材料的密度，;

——阻尼层厚度，；

——金属板厚度，；

计算过程：可以直接求出，根据实验数据，可以利用（9）计算出复合试样的损耗阶数；

金属板的储能弯曲模量可以使用（1）计算出，代入（10），计算出阻尼材料的储能弯曲模量，将结果和（8）代入（11），可以计算出阻尼材料的损耗因数，这样就可以计算出阻尼材料的复弯曲模量。

七、实验报告

按照试验情况及报告内容要求出具相应试验报告。