CN202421134U - 振动梁式材料阻尼性能测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于材料性能检测技术领域，特别涉及一种适用于约束阻尼材料阻尼性能测试的振动梁式材料阻尼性能测试仪。测试仪包括高低温环境箱、试样夹持部分、激励系统、数据采集和分析系统，试样夹持部分置于高低温环境箱中，试样夹持在夹具上，激振器置于激振器夹具上并置于试样的下方，传感器安装在传感器夹具上并置于试样的侧面；信号发生器、功率放大器、传感器、前置器、信号滤波放大器、双通道采集分析仪和计算机构成数据采集和分析系统置于高低温环境箱的外面，传感器通过前置器与信号滤波放大器相接，功率放大器与激振器相接。本实用新型操作简单、价格相对低廉，测试结果接近工程应用实际。

Description

振动梁式材料阻尼性能测试仪

技术领域

本实用新型属于材料性能检测技术领域，特别涉及一种适用于约束阻尼材料阻尼性能测试的振动梁式材料阻尼性能测试仪。 

背景技术

阻尼材料由于具有变形耗能的性质，被广泛应用于现代航空、航天、航海、交通运输、大型机械等领域控制宽频带随机噪声激励产生的振动和噪声。根据阻尼材料自身模量的高低，又可以将阻尼材料分为自支撑阻尼材料——材料模量较高，本身可以直接由测试装置夹持测量的一类阻尼材料；和非自支撑阻尼材料——材料模量较低，本身不能直接被测量装置夹持测量的一类阻尼材料。实际上，除塑料型阻尼材料和阻尼合金等材料外，大多数粘弹性材料（如：橡胶、热塑性弹性体、胶黏剂、涂料等高分子聚合物）的模量很低，属于非自支撑阻尼材料，它们不能直接成为工程中的结构材料，因此必须将它们粘附于需要作减振降噪处理的构件上组成阻尼复合结构，才能发挥减振降噪的作用。阻尼复合结构的基本类型有自由阻尼和约束阻尼两种，因此派生出工程上所说的自由阻尼材料和约束阻尼材料。根据粘弹阻尼减振理论，阻尼材料的模量和损耗因子是决定其减振降噪能力大小的两个主要性能参数，对这两个参数的正确测定是关系阻尼材料能否合理应用的关键。 

从原理上讲，测定阻尼材料的阻尼性能主要由如下几种方法：正弦力激励法、相位法、自由衰减法、振动梁法等。其中正弦力激励法和相位法已有商品化的仪器，如DM-1动态模量仪采用的是正弦力激励法，大多数的粘弹谱仪（DMA Q800、DDV-III等）采用的是相位法；自由衰减法国内外均没有商品化的仪器，一般采用不同的传感器和不同的检测电路构成。这三种方法都是直接测试阻尼材料本身阻尼性能的，它们在测试时需将被测定阻尼材料做成某种形状和尺寸大小固定的试样进行夹持测量，测量的结果一般为阻尼材料的杨氏弹性模量与损耗因子，仅反映阻尼材料承受拉伸与压缩应力时的弹性性质以及损耗振动能量的强弱，适用于自由阻尼材料的阻尼性能测试。约束阻尼材料的特点是模量较低，常温下模量在10⁸Pa以下，有很多约束阻尼材料在常温下是类似压敏胶粘剂的状态，其模量更低，没有基体支撑很难做成具有确定几何形状和固定几何尺寸的试样，属于典型的非自支撑材料。利用上述三种方法直接测试约束阻尼材料本身的性能时，存在约束阻尼材料本身难 以制成确定形状和尺寸大小的试样、夹具对试样无法夹持、试样对试验夹具有腐蚀损坏等难题，无法进行约束阻尼材料的阻尼性能测试。 

发明内容

本实用新型的目的是针对正弦力激励法、相位法和自由衰减法等常用测试仪器无法测试约束阻尼材料等非自支撑阻尼材料阻尼性能的问题提出一种振动梁式材料阻尼性能测试仪。本实用新型的技术解决方案是，测试仪包括高低温环境箱、试样夹持部分、激励器、数据采集和分析系统，试样夹持部分置于高低温环境箱中，试样夹持部分传感器夹具、试样夹具和激振器夹具分别固定在支架上，试样夹持在夹具上，激振器置于激振器夹具上并置于试样的下方，传感器安装在传感器夹具上并置于试样的侧面；信号发生器、功率放大器、传感器、前置器、信号滤波放大器、双通道采集分析仪和计算机构成数据采集和分析系统置于高低温环境箱的外面，传感器通过前置器与信号滤波放大器相接，功率放大器与激振器相接。 

所述的试样夹持部分的支架与地面垂直，支架上连接试样夹具、传感器夹具和激振器夹具。 

所述的试样一端通过夹具夹持在支架上，形成一端固定，一端自由的悬臂梁。 

所述的试样夹持部分中的试样夹具、传感器夹具和激振器夹具在支架上的空间三个方向移动。 

本实用新型具有的优点和有益效果， 

1、本实用新型采用将试样一端固定，一端自由的夹具设计，并且采用非接触式激振器和非接触式传感器对试样进行激振和数据采集，保证了试样始终处于悬臂梁式振动梁的边界约束条件中。 

2、本实用新型将传感器、激振器同试样一起放入高低温环境箱中，实现阻尼材料高低温阻尼性能的测试。 

3、本实用新型采用不同类别、不同复合形式及不同几何尺寸的试样，不但适用于自支撑阻尼材料的阻尼性能测试，还适用于非自支撑阻尼材料的阻尼性能测试，尤其是约束阻尼材料的阻尼性能测试。 

4、本实用新型设计了在空间三个方向上小幅移动位置的试样夹持部分，既可以保证激振器和传感器的正常工作，又可以测试不同长度和厚度的试样。 

5、本实用新型既可以测试非自支撑阻尼材料的杨氏弹性模量和损耗因子，又可以测试其剪切模量和损耗因子。 

6、本实用新型能够同时测试出阻尼材料和阻尼复合结构的性能，为阻尼材料本 身性能和阻尼材料的工程应用性能之间架起桥梁。 

7、本实用新型操作简单、价格相对低廉，测试结果接近工程应用实际。 

附图说明

图1是振动梁式材料阻尼性能测试仪结构示意图。 

图2是振动梁式材料阻尼性能测试仪各组件连接关系线路图。 

具体实施方式

下面结合图1、图2来说明本实用新型仪器的具体实施方式。测试仪包括高低温环境箱1、试样夹持部分、激励器6、数据采集和分析系统，试样夹持部分置于高低温环境箱1中，试样夹持部分传感器夹具2-3、试样夹具2-2和激振器夹具2-4分别固定在支架2-1上，试样3夹持在夹具2-2上，激振器6置于激振器夹具2-4上并置于试样3的下方，传感器7安装在传感器夹具2-3上并置于试样3的侧面；信号发生器4、功率放大器5、传感器7、前置器8、信号滤波放大器9、双通道采集分析仪10和计算机11构成数据采集和分析系统，置于高低温环境箱1的外面，传感器7通过前置器8与信号滤波放大器9相接，功率放大器5与激振器6相接。 

首先将试样夹持部分放入高低温环境箱1中，并按图2将本发明各组成部分连接好；再将试样3装夹在试样夹具2-2上并固定，调节传感器夹具2-3调整传感器7的位置使试样3处在传感器7的测试范围内，调节激振器夹具2-4改变激振器6与试样3的距离使其能对试样进行有效的激振，并先后固定传感器7和激振器6；然后，开启信号发生器4，信号经滤波放大器9滤波后，输入给功率放大器5放大并输出给激振器6，激振器6激起试样3的振动，由传感器7接收试样3的振动信号并经前置器8转换为电压信号输出给滤波放大器9，振动信号经滤波放大后输出给双通道采集分析仪10，同时双通道采集分析仪10采集来自信号发生器4的激励信号，双通道数据采集分析仪10将采集到的信号输出给计算机11，计算机11通过测试软件对双通道数据采集分析仪10采集的激励和响应信号进行传递函数分析，得到幅频曲线，由此幅频曲线计算出试样的共振频率和阻尼比，然后根据振动梁原理计算被测阻尼材料的模量和损耗因子。 

测试时，将高低温环境箱的温度设定到所需温度，进行相应温度下材料阻尼性能的测试。 

Claims (4)

1.振动梁式材料阻尼性能测试仪，其特征在于，测试仪包括高低温环境箱（1）、试样夹持部分、激励器（6）、数据采集和分析系统，试样夹持部分置于高低温环境箱（1）中，试样夹持部分中的传感器夹具（2-3）、试样夹具（2-2）和激振器夹具（2-4）分别固定在支架（2-1）上，试样（3）夹持在试样夹具（2-2），激振器（6）置于激振器夹具（2-4）并置于试样（3）的下方，传感器（7）安装在传感器夹具（2-3）并置于试样（3）的侧面；信号发生器（4）、功率放大器（5）、传感器（7）、前置器（8）、信号滤波放大器（9）、双通道采集分析仪（10）和计算机（11）构成数据采集和分析系统，置于高低温环境箱（1）的外面，传感器（7）通过前置器（8）与信号滤波放大器（9）相接，功率放大器（5）与激振器（6）相接。

2.根据权利1要求的振动梁式材料阻尼性能测试仪，其特征在于，所述的试样夹持部分的支架（2-1）与地面垂直，支架（2-1）上连接试样夹具（2-2）、传感器夹具（2-3）和激振器夹具（2-4）。

3.根据权利1要求的振动梁式材料阻尼性能测试仪，其特征在于，所述的试样（3）一端通过试样夹具（2-2）夹持在支架（2-1）上，形成一端固定，一端自由的悬臂梁。

4.根据权利1要求的振动梁式材料阻尼性能测试仪，其特征在于，所述的试样夹持部分中的试样夹具（2-2）、传感器夹具（2-3）和激振器夹具（2-4）在支架（2-1）上的空间三个方向移动。