JCT2172-2013 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

中華人民共和國建材行業(yè)標準泊松比試驗方法脈沖激勵法中華人民共和國工業(yè)和信息化部發(fā)布精細陶瓷彈性模量、剪切模量和泊松比試驗方法脈沖激勵法本標準規(guī)定了利用脈沖激貼法在常溫于測定精細陶瓷的彈性模量，剪切模量和自松比的試驗方法的術(shù)話和定義，試驗原理、試驗設(shè)備、試驗，計算以及試驗報告其他致密性的固體材科參考使用，下列術(shù)語和定義適用于本文件。一個渠試樣在長度水平面的法線方向上的報動。試樣的橫截面繞著長度方向發(fā)生的扭曲報動。當試樣受到外郵激助的時候，由于激勵所引起的振動位移量。3試驗原理本方法利用脈沖激易器來激勵矩形截面的梁試樣，測量試樣的彎曲或扭轉(zhuǎn)響應(yīng)頻率。作用在試樣上的瞬時激助是通過自動激發(fā)裝置或手動小錘的簸擊來實現(xiàn)的，激勵引起試樣的自由振動，通過試樣上為的信號接收器得到據(jù)動信號，傳輸?shù)接嬎銠C后通過快速傅立葉變換得到報動頻率，首先利用彎曲振動的響應(yīng)頻率算出試樣的彈性模量，進而利用扭轉(zhuǎn)報動響應(yīng)頻率計算出剪切模最，由于梁試樣自由振動的賣率是由試樣尺寸、彈性模量和試樣質(zhì)量所唯一確定，因此當自由握動頻率已經(jīng)測到后并且試樣的質(zhì)量和尺寸己知的情況下可以計算出彈性摸量，強性模量取決于彎曲響應(yīng)頻率，剪切模量取決于抽轉(zhuǎn)響應(yīng)頻率泊松比由材料的彈性模量和剪切模量決定，三者中只有兩項是獨立的。4試驗沒備動態(tài)彈性性能測試儀應(yīng)能移精準地測量和分析試樣的抵動頻率并得出彈性性能，測試儀器包括：試樣支撐架、脈沖激踏器、信號接收傳感器、信號放大器。信號采集器和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等。圖1是測試儀器的基本瓶圖，圖2是測量試樣的為曲響應(yīng)示意圖，圖3是題量試樣的扭轉(zhuǎn)響應(yīng)示意圖，通過上面兩種不同安做方式，可以得到試樣的營曲響應(yīng)頻率和擁轉(zhuǎn)響應(yīng)頻率。信號處理試驗試驗結(jié)果頻率分析試樣△圖1儀器測量原理的基本框架示意圖圖2試樣的彎曲響應(yīng)示意圖圖3試樣的扭轉(zhuǎn)響應(yīng)示意圖23可以是固體金屬、陶瓷或者聚合物的球體(直徑在6mm左右),通過激勵器脈沖碰擊樣品。通常采用一個小球做的小錘手敲，或通過一個電磁閥自動控制的激發(fā)器彈射一個小沖擊桿。4.3信號采集放大系統(tǒng)其中包括信號調(diào)節(jié)器，A/D轉(zhuǎn)換器、該系統(tǒng)頻率精確到0.1%,信號傳感器通常是非接觸型的傳感器，例如：音頻傳感器、激光傳感器，它們可以采集振動信號。頻率范圍：50Hz～100000Hz。4.4試樣支撐架保證試樣自由振動并不對振動頻率有明顯影響的任何方法都可以選擇。試樣一般可用彈性細線或鋼絲懸掛，也可用接觸式的支撐。較簡單的方法是將試樣平放在兩根平行的彈性尼龍線上。尼龍線通過兩根彈簧安裝在長方形支撐架上面，支撐架長度應(yīng)大于試樣長度兩倍。4.5游標卡尺符合精度為0.02mm的游標卡尺。符合精度為1mg的天平。試樣為規(guī)則的矩形條狀或圓截面棒狀。通常都為矩形截面的梁試樣(見圖4)。橫截面為圓形的棒狀試樣只適用于彎曲響應(yīng)試驗。該方法不適合有缺陷的樣品，例如有大的裂痕或內(nèi)部空隙的樣品。a)對于彎曲響應(yīng)，試樣的長度(L)應(yīng)大于40mm,長和厚度(t)的比L/t,或長和直徑(d)的比L/d應(yīng)大于20;b)對于扭曲響應(yīng)，L應(yīng)大于40mm,L/t應(yīng)大于20,寬(b)和厚的比b/t應(yīng)為5;c)厚度方向和寬度方向的對稱表面的平行度誤差應(yīng)小于0.1%,長度方向上小于0.5%;d)試樣的表面光滑平整；e)試樣的邊緣不倒角。如試樣邊角碎裂的地方影響到測試結(jié)果則適當?shù)剐〗?；f)試樣的質(zhì)量不小于5g。圖4試樣形狀示意圖4 5修正因子A1%修正因子A1%A=[0.5062-0.8776(b/t)+0.3504(b/1)2-0.0078(b/t)3]/[12.03(b/t)+9.892(b/t)2].圖5計算剪切模量所用的經(jīng)驗修正參數(shù)A與寬厚比的關(guān)系曲線注：對于各向同性材料，彈性模量、剪切模量以及泊松比存在上述關(guān)系，各相異性復(fù)合材料不適用上述關(guān)系。任何固體材料的泊松比應(yīng)在0到0.5之間。