機(jī)械損耗因素及動(dòng)態(tài)彈性模量

DIN53513機(jī)械損耗因素及動(dòng)態(tài)彈性模量范圍和應(yīng)用領(lǐng)域這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)在非諧振頻率下顯示受迫振動(dòng)時(shí)確定彈性體（動(dòng)態(tài)）的一種方法，在周期性條件下，建立的彈性可用于預(yù)測(cè)橡膠的性能，例如，用于輪胎，機(jī)器零部件（離合器踏板）以及防震器。在已知頻率，拉力和壓力的條件下，這種方法允許測(cè)量動(dòng)態(tài)屬性。作為溫度變化的因素，性能多變的測(cè)量可以直接轉(zhuǎn)換范圍。在大多數(shù)情況中，由于第5種因素彈性模量溫度上升。多變的測(cè)量為溫度變化的因素，包括彈性模量的溫度?？墒褂肈IN53545提到的扭力擺錘試驗(yàn)，這種試驗(yàn)是基于自由下降高度阻止擺動(dòng)，通常這種頻率是易變的。概念2.1壓力和拉力根據(jù)受迫振動(dòng)來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)，分別在恒定的壓力m（特指壓力幅度）內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，頻率的正弦勵(lì)磁f,壓力，（1）（特指指定的壓力）和多變的壓力，根據(jù)給定的條件定義以下等式:m+a*sinWt例：m給定的壓力壓力幅度aw角頻率（3=2nf）t時(shí)間在線性范圍內(nèi)的拉力材料（通常是小壓力r=rm+rjsin（wt-0）a）,取決于\2），給出以下等式:m例:rm給定的拉力ra拉力幅度0損耗角零件的拉力幅度r而滯后.隨著時(shí)間的變化而變化，因此可有相同頻率的拉力，但會(huì)由于損耗角0注：這里所給的壓力和拉力適用于屈服狀態(tài),類似于”引義”（2.2）Time，t圖1拉力和壓力周期表2.2損耗因素和彈性模量在動(dòng)態(tài)拉力條件下，為了能夠定義材料的彈性體，必須給定兩個(gè)性能，機(jī)械損耗因素和動(dòng)態(tài)彈性模量損耗因素定義如下d=tan6 (3)無(wú)論是0還是(0/3)，都能給出拉力落后壓力的數(shù)據(jù)(圖1),根據(jù)負(fù)荷的種類，分別將在動(dòng)態(tài)屈服模量,IG*I,法向模量,IE*I,進(jìn)行(拉伸或壓縮),前者，IG*|頊a/ra ⑷是在擺動(dòng)條件下，制取試樣的屈服強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn),是絕對(duì)的彈性模數(shù)值(DIN53535)所給的動(dòng)態(tài)法向模數(shù)等式|E*I=Oa/￡a(5)無(wú)論是壓力。還是拉力￡(拉伸，壓縮)，都是在擺動(dòng)的條件下,制取試樣的動(dòng)態(tài)拉伸或耐壓強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)，是絕對(duì)的法向模數(shù)(DIN53535)損耗因素是根據(jù)應(yīng)用于剪切和拉伸的等式(3)定義的2.3阻尼阻尼是試樣在動(dòng)態(tài)變形期間，機(jī)械能損耗轉(zhuǎn)換為熱能,每個(gè)負(fù)荷周期的能量損耗是純阻尼AW，每個(gè)單位體積的損失值是具體的能量損耗.W(53535)，與損耗角。有關(guān)的等式TOC\o"1-5"\h\zW=nrtsin0 (6)拉伸相對(duì)應(yīng)的等式： 33W=n￡aZaSin0 (7)在壓力-拉力表中,W與橢圓形區(qū)域相等(圖2,應(yīng)用于屈服).壓力單位MPa或N/mm2,W單位Nmm/mm3Strain，yStrain，y圖2壓力-拉力表2.4形狀因素，波形因素DIN53535中提到，拉力非同質(zhì)的效果，在形狀不適用的情況下，制取試樣可以通過(guò)形狀因素,3,來(lái)均衡.當(dāng)損耗因素主要是試樣尺寸大小時(shí)，恒等值不會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)模數(shù)，除非在同一形狀的試樣上進(jìn)行測(cè)量.在屈服狀態(tài)下,彈性屈服模數(shù)(8)IG*I=1/3g?ta/ra(8)便于測(cè)量任何形狀的試樣. 33如果試樣的長(zhǎng)度(或厚度)由Lo標(biāo)注,直徑由do標(biāo)注，在一個(gè)方型的橫剖面上，邊緣長(zhǎng)度bo,形狀因素都取決于do/Lo或bo/Lo,在不需要修正的情況下，如果比率相差很大，形狀因素,3rG,趨向于單一，概括來(lái)說(shuō)，如果do/Lo或bo/Lo均衡4次，形狀因素，邊緣長(zhǎng)度也將均衡,在方型的橫剖面上意味著bo與四次Lo是均衡的.在所有特定形狀試樣拉伸狀態(tài)下,法向模數(shù)由以下等式給出:TOC\o"1-5"\h\z舊料=1/E-嚴(yán)a (9)對(duì)于圓柱形試樣，E由以下等式給出：E=1+B(do/Lo)n (10)無(wú)論是B還是n都實(shí)驗(yàn)性的確定了IE*I的性能.如果do/Lo的比率相等，試樣的直徑與它的高度相等，估約E=1.1,a=1.1IE惟a(DIN53535和[1][2]).等式(5)僅適用于do/Lo較低的比率.嚴(yán)格上講,do/Lo應(yīng)趨向于0. 3注：作為彈性的特性,彈性模數(shù)主要取決于形狀，如果適應(yīng)形狀因素，在拉伸狀態(tài)下，歸納為do/Lo到0,在屈服狀態(tài)下,do/Lo-8或bo/Lo-8.對(duì)于不可壓縮的材料(例如在變形時(shí)仍能保持恒量的橡膠).在IE*Ido/Lo-0或IG*Ido/Lo-0之間有以下等式關(guān)系IE*Ido/Lo-0=3IG*Ido/Lo-0 (11)即:法向模數(shù)值是屈服模數(shù)的三倍.指示，指定確定高彈性的方法，顯示在非諧振頻率下的受迫振動(dòng)(A).檢驗(yàn)設(shè)備能夠測(cè)量力度，同時(shí)在試樣上能顯示恒定的拉力的設(shè)備可用于實(shí)驗(yàn).在圓柱體上制取試樣的狀態(tài)下拉伸，設(shè)備能夠測(cè)量力度或拉力以及保持他們的恒量，同時(shí)在試樣上顯示已知拉力和正弦拉力,設(shè)備不僅可以測(cè)量力度和拉力，而且可以阻止或計(jì)算粒度和拉力間的損耗角，并且他允許試樣的條件如6.2中所描述的樣品檢驗(yàn)設(shè)備如下所示(圖3):包括可調(diào)整的異常狀況，粒度和拉力的測(cè)量系統(tǒng)，制取試樣要根據(jù)給定的力度和拉力,在恒定時(shí)間內(nèi),對(duì)異常位置進(jìn)行調(diào)整，異常變形的自轉(zhuǎn)周期頻率為10Hz.1將被剪切的試樣 2測(cè)量溫度值 3條件室4可調(diào)的異常狀況 5測(cè)力設(shè)備 6測(cè)量位移設(shè)備圖3樣品測(cè)試示意圖屈服條件，當(dāng)給定的力度為0時(shí)，應(yīng)被劃分的力度F阻止了試樣的偏折s(圖4).損耗因素tan6，正切函數(shù)可從橢圓區(qū)域計(jì)算,使用等式(17)，彈性屈服模數(shù),IG*I，將從等式(16)中計(jì)算.

圖4剪切條件下力一位移圖在拉伸的條件下，試樣變化的長(zhǎng)度La和給定的試樣長(zhǎng)度Lm應(yīng)被測(cè)量,劃分的F阻止了L,如圖5所示，產(chǎn)生橢圓，這個(gè)橢圓以及他傾斜的區(qū)域再次用等式(20)和(25)來(lái)計(jì)算它們各自的(5和IE*I. ' LmExtension,L圖5拉伸條件下力-位移圖試樣和試樣匯編5.1標(biāo)準(zhǔn)建議用平行六面體和圓柱體制取試樣,do/Lo或bo/Lo的高比率試樣將被用于剪切測(cè)量以及do/Lo低比率的拉伸測(cè)驗(yàn)，只要合適，試樣將通過(guò)溶接，與金屬板堅(jiān)固的連接起來(lái).試樣表面的溶接面不會(huì)滑動(dòng)，阻止了再生.建議用三個(gè)片斷進(jìn)行測(cè)驗(yàn).由于溫度的作用，當(dāng)動(dòng)態(tài)屬性確定時(shí)，一個(gè)試樣完全也是可以的5.2屈服測(cè)驗(yàn)試樣適宜方型橫剖面的試樣,bo/Lo的比率為4,厚度Lo為4mm,邊緣長(zhǎng)度bo為16mm.試樣的厚度決不能小于3mm或大于7mm.兩個(gè)夾層的試樣被確認(rèn)是比較適宜的(圖6)

5.3拉伸測(cè)驗(yàn)試樣適宜圓柱體的試樣，直徑do10mm,長(zhǎng)度Lo10mm,因此do/Lo的比率相同.*橫剖面Ao=bo2或do2/4注：當(dāng)圓形橫剖面的標(biāo)尺延伸時(shí)，元素朝標(biāo)尺軸的方向延伸，并且橫向收縮，在拉力下是正面拉伸，擠壓下則相反.過(guò)程和評(píng)估6.1試樣尺寸測(cè)量在測(cè)試之前，分別確定試樣斷面Ao和厚度Lo的準(zhǔn)確性為±2%和土1%.測(cè)試在23±2°C內(nèi)進(jìn)行,DIN53534給定的20KPa輪尺壓力的測(cè)厚計(jì)，硬度335,10KPa輪尺壓力的測(cè)厚計(jì)，硬度<35.試樣在匯編的狀態(tài)下屈服測(cè)試（圖6）,接下來(lái)的程序應(yīng)通過(guò)膠合劑連接起來(lái)或使終板硫化.試樣在硫化或溶接前，金屬零件的厚度d1，d2，d3應(yīng)被測(cè)量，試樣匯編形成后，厚度d4應(yīng)被確定，給定的高度Lo等式,如下：Lo=1/2[d4-(d]+d2+d3)] (12)所完成試樣匯編的斷面應(yīng)該被確定下來(lái)在壓力下，試樣的體積,V。應(yīng)在Ao和Lo的前提下列等式，如下Vo=Ao-Lo (13)6.2條件統(tǒng)一和穩(wěn)定溫度不可能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)，而長(zhǎng)時(shí)間適應(yīng)高溫可校正彈性體的特征.測(cè)試結(jié)果也是試樣適應(yīng)的一種表現(xiàn)方式.相應(yīng)的，執(zhí)行的所有相關(guān)細(xì)節(jié)都將被記錄下來(lái).尤其是，無(wú)論是什么溫度，以什么方式都可以進(jìn)行測(cè)量.試樣需要一個(gè)時(shí)間來(lái)適應(yīng)每個(gè)溫度.為了實(shí)現(xiàn)可再生，推薦6.2.1和6.2.2中描述的兩種類型6.2.1恒溫測(cè)驗(yàn)不強(qiáng)調(diào)試樣必須在10分鐘內(nèi)適應(yīng)爐和測(cè)量設(shè)備.在負(fù)荷狀態(tài)下，給定的較小拉力需適應(yīng)牢固加緊終板之間的試樣階段.接下來(lái)是振動(dòng)應(yīng)力，充足的拉力和力度應(yīng)用于負(fù)荷狀態(tài)前.狀態(tài)保持的同時(shí)，彈性特征應(yīng)如6.3中描述的.1，2,5分鐘后，將使用安裝在與熱量絕緣，與試樣連接的金屬板上的傳感器測(cè)量,在5分鐘的測(cè)量時(shí)間段內(nèi)，傳感器上顯示的上升溫度不應(yīng)該超過(guò)1°C,拒此，測(cè)試的持續(xù)時(shí)間將縮短或在更小的幅度內(nèi)進(jìn)行在標(biāo)準(zhǔn)條件下，如果測(cè)試的對(duì)象想出現(xiàn)再生的效果，將在70C進(jìn)行測(cè)驗(yàn).6.2.2溫度穩(wěn)定上升的測(cè)量關(guān)于確定彈性體特征的溫度依賴性，權(quán)宜之計(jì)是從最低值到最高值增加它的溫度穩(wěn)定性試樣應(yīng)該盡快冷卻到最低溫度,沒(méi)分鐘最適宜的比率為10C-20C.在拉伸測(cè)驗(yàn)狀態(tài)下的同時(shí)，試樣仍在規(guī)定的溫度內(nèi)，將應(yīng)用所給定的拉力和力度.緊接著，試樣應(yīng)在最低溫度內(nèi)適應(yīng)10分鐘.最初沒(méi)有動(dòng)態(tài)壓力的應(yīng)用，一旦動(dòng)態(tài)壓力應(yīng)用，溫度將一每分鐘1C的比率上升，彈性特征的測(cè)驗(yàn)如6.3中每2C或3C描述的那樣.盡可能使用在6.2.1中涉及的傳感器測(cè)量來(lái)達(dá)到所需的溫度,最低和最高溫度的極限應(yīng)在報(bào)告中陳述.6.3彈性特征的確認(rèn)6.3.1屈服模量和損耗因素的確認(rèn)測(cè)量將以10Hz的頻率進(jìn)行,與給定的章節(jié)6.2一致,拉力在測(cè)量期間應(yīng)保持恒定，建議ra為0.06+0.006:ra=Sa/Lo (14)無(wú)論是Sa偏離還是Lo偏離,都是標(biāo)準(zhǔn)厚度.應(yīng)用相關(guān)聯(lián)的Fa,測(cè)量壓力=Fa/2Ao (15)a同時(shí)屈服模量也將得到IG*I=FaLo/2AoSa(16)等式(16)中的兩個(gè)元素允許兩個(gè)試樣以?shī)A層式結(jié)合.在力度位移圖中(圖4)tan6確定在橢圓形區(qū)域內(nèi)，這與Aw(2.3)是等效的，將得出如下等式:TOC\o"1-5"\h\zAw=nFaSasinS (17)這個(gè)等式能計(jì)算出SinS和這里的tanS注：區(qū)域Aw與具體的能量損耗W(2.3中定義)有關(guān)，如下等式：Aw=W.Vo (18)據(jù)夾層式匯編，所給容積為：Vo=2(Ao.Lo) (19)6.3.2法向模數(shù)，IE*I，和tanS負(fù)載的確定測(cè)量將以10Hz的頻率f進(jìn)行,與給定的章節(jié)6.2一致.

在測(cè)驗(yàn)期間，給定試樣的長(zhǎng)度Lm和高度La都應(yīng)保持恒定，相關(guān)聯(lián)的Fm和Fa都將被測(cè)量,或二者擇一，F(xiàn)m和Fa都應(yīng)保持恒定,Lm和La的相應(yīng)值也將測(cè)量.第一個(gè)狀態(tài)中,Lm8.0mm,La0.2mm,硬度為35?80.在5.3中描述的試樣類型，值與給定的￡m的20%和￡a的2%等效.在第二個(gè)狀態(tài)中，F(xiàn)m60N,Fa40N:在5.3中描述的試樣類型，值與給定的。m,約0.5MPa等效.如果試樣的硬度低于50,Fm和Fa也隨之下降.以至給定的拉伸力不會(huì)超過(guò)20%,用MPa的。和IE*I都基于試樣的尺寸大小從以下等式計(jì)算：IE*I=(Fa/La).(Lo/Ao)(20)Fa:力度，單位Fa:力度，單位NLo:無(wú)應(yīng)力試樣長(zhǎng)度單位mm給定壓力。，壓力。a,從以下等式計(jì)算：mZm_Fm/Ao(21)拉力￡m和￡a(兩者尺寸)，將從以下等式計(jì)算:￡m_(Lm-Lo)/Lo(23)Lm給定試樣長(zhǎng)度單位mmAo無(wú)應(yīng)力試樣切割面單位mm2TOC\o"1-5"\h\zZa=Fa/Ao (22)￡a_La/Lo (24)絕對(duì)阻尼值,Aw在力度位移表的橢圓區(qū)域內(nèi)(圖5),，如下等式：Aw=nFaLasinS (25)Sin6和tanS也能夠被計(jì)算出來(lái),除了法向模量外,也可以通過(guò)。m計(jì)算靜態(tài)模量：E=Zm/￡m(26)或 E=(Fm/Ao)[Lo/(Lm-Lo)](27)注：IE*I的計(jì)算，壓力與最初的斷面有關(guān)，如果是出于計(jì)算的目的,計(jì)算恒定的容積和測(cè)量適宜的試樣長(zhǎng)度Lm.壓力和相應(yīng)的斷面也有關(guān).與容積相關(guān)的等式關(guān)系:AoLo=AmLm (28)如果出于Fm的目的，橫剖面為Am,相應(yīng)的試樣長(zhǎng)度為L(zhǎng)m.長(zhǎng)度的變化因熱膨脹一般可以被忽略.無(wú)論橫剖面是最大值A(chǔ)max還是最小值A(chǔ)min，如果動(dòng)態(tài)的壓力是疊加的，有層理的，可供以下等式：Amax(Lm-La)=Amin(Lm+La)(29)當(dāng)這種關(guān)系給納入計(jì)算，計(jì)算靜態(tài)模量和法向模量的的等式為：Ecorr_E(Lm/Lo) (30)IE*Icorr_IE*I{[Lm+(Fm/Fa)/La]/Lo}(31)注：￡m>0時(shí),Fm>0.￡m<0時(shí),Fm<0.計(jì)格上講，這些都是假設(shè)關(guān)系：試樣在終板上保持圓柱形,并且能夠自由移動(dòng)，然而，試樣在受到壓縮時(shí)通常不會(huì)在終板上滑動(dòng)，中部也不會(huì)膨脹.不過(guò)，橫剖面以上述元素來(lái)計(jì)算的話可被認(rèn)作為圓柱形試樣的橫剖面.注2:在測(cè)量La時(shí)，應(yīng)該確保結(jié)果不會(huì)影響測(cè)力計(jì)的拉力.如圖3所示，以適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ美炱鳒y(cè)量達(dá)到某種效果，二者擇一.確保測(cè)力計(jì)的拉力比試樣的拉力小.否則，拉力X1是試樣總拉力扣除拉力X2,就象等式(32),(33):1/tanS=1/tanS’-X1X2(1/sin6’) (32)S’測(cè)量的損耗角S校正的損耗角X]測(cè)力計(jì)拉力X2試樣拉力加上測(cè)力計(jì)拉力La試樣校正拉力6.3.3溫度極限出于溫度會(huì)轉(zhuǎn)換的目的,DIN53545通過(guò)對(duì)模量的測(cè)量,建議形成彈性體的極限溫度T『這種溫度被定義為IG*I,由于因素L超出（23±2）°C，首選值5（或2.10.20.20.100）;極限溫度是要標(biāo)明的，例如T5注：應(yīng)標(biāo)注的極限溫度是測(cè)試條件的變化因素，可采取DIN53513中所描述的工藝規(guī)程.尤其是頻率的下降導(dǎo)致相應(yīng)的極限溫度下降.如果須檢測(cè)的材料沒(méi)有著重于10Hz的頻率，可進(jìn)行低頻率的測(cè)試（例1Hz）.于靜態(tài)應(yīng)用,將使用DIN53548給定的Gehmann測(cè)試檢驗(yàn)報(bào)告檢驗(yàn)報(bào)告涉及的標(biāo)準(zhǔn)如下：a） 試樣詳情-被測(cè)彈性體的類型-所知連接和硫化條件的規(guī)劃-試樣準(zhǔn)備方法（澆注或切割）-彈性體金屬黏結(jié)類型（膠合劑或硫化）-預(yù)處理的詳細(xì)資料b） 測(cè)試條件-儀器的簡(jiǎn)短描述-壓力類型（屈服或拉伸）-測(cè)試頻率fHz-條件（狀態(tài)1或2）-測(cè)試溫度C（僅用于狀態(tài)1）-最小和最大測(cè)試溫度（僅用于狀態(tài)2）-拉力（ra或￡a）,壓力（ta或。a）單位MPa-給定的拉力￡匚或給定的壓力。m單位MPa（僅在拉伸狀態(tài)下測(cè)量）c） 測(cè)試結(jié)果-試樣編號(hào)-試樣尺寸:Lo,mmAo,mm2,o/Lo或bo/Lo的比率-屈服模量IG*I或法向模量IE*I單位MPa-損耗因素tan6-如溫度依賴性的測(cè)量以執(zhí)行（狀態(tài)2）IG*I或IE*I和tan。是溫度變化的因素-極限溫度TLCd） 標(biāo)準(zhǔn)的任何偏差e） 測(cè)試日期標(biāo)準(zhǔn)和其他相關(guān)文件DIN53445聚合物材料測(cè)試,扭力擺錘測(cè)試DIN53534橡膠和彈性體測(cè)試，試樣的線性尺寸和完工零件的確認(rèn)DIN53535橡膠和彈性體動(dòng)態(tài)測(cè)試，原理，原則，操作方法DIN53545彈性體低溫性確認(rèn)，原理和測(cè)試方法DIN53548通過(guò)模量和溫度測(cè)量確定彈性體的轉(zhuǎn)換性(Gehmann測(cè)試)ISO2856:1981彈性體;動(dòng)態(tài)測(cè)試的所有設(shè)備ISO4664:1987橡膠;硫化動(dòng)態(tài)屬性分類目的的確認(rèn)(正弦曲線屈服拉力)⑴佩恩,A.R;斯科特,J.R橡膠工程設(shè)計(jì)，倫敦:Maclarenandsons,Ltd.,1960,143.⑵彈性屬性是由動(dòng)態(tài)測(cè)驗(yàn)確認(rèn)的其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和文件DIN53502彈性測(cè)試和彈性體涂層的樣本準(zhǔn)備測(cè)試硫化件的阻尼和疲勞強(qiáng)度測(cè)試器的深化是為了衰減聚合物的性能,材料有彈性和黏彈性，德國(guó)材料檢驗(yàn)協(xié)會(huì)前版DIN53515:11.44,12.62x,08.78:01.83.增補(bǔ)，修訂與1983年1月所編輯