ГОСТ Р ИСО 18437-1-2014 Вибрация и удар. Определение динамических механических свойств вязкоупругих материалов. Часть 1. Общие принципы

     4 Принципы измерений

4.1 Общие положения

Модуль Юнга вязкоупругого материала зависит от частоты и температуры. Теоретические аспекты в отношении различных форм вибрации, характеристик упругости и обычно используемых испытательных установок рассмотрены в ИСО 6721-1 и ИСО 4664-1. В ИСО 18437-2 - ИСО 18437-4 установлены три дополнительных метода, которые используются для получения необходимых данных о модулях упругости. Поскольку каждый из этих методов имеет свои достоинства и недостатки, они все рассматриваются в настоящем стандарте. Кроме того, метод, описанный в ИСО 18437-4, может быть применен при наличии предварительного статического нагружения. Наконец, еще один стандарт серии, ИСО 18437-5, устанавливает метод определения коэффициента Пуассона материала сравнением результатов измерений и расчетов, выполненных методом конечных элементов. Все четыре метода, установленные вышеуказанными стандартами серии ИСО 18437, применимы только для материалов с линейным поведением в условиях малых амплитуд напряжения.

Условиями применимости методов, рассматриваемых настоящим стандартом, являются:

a) линейность динамического поведения виброизолятора;

Примечание - Удовлетворяющий данному условию виброизолятор может включать в себя упругие элементы с нелинейной характеристикой зависимости прогиба от статической нагрузки при условии, что при данной статической нагрузке они демонстрируют линейность отклика при воздействиях малых амплитуд.

b) равномерное распределение поверхностей контактов виброизолятора со смежными конструкциями, по которым воспринимается и передается вибрация;

c) отсутствие взаимодействия между виброизолятором и окружающей средой (обычно воздухом).

Условие с) может не выполняется для виброизоляторов из пористых материалов, таких как пенопропилен. Для частот, как правило, выше 100 Гц взаимодействие среды с твердыми фазами материала может быть достаточно существенным, чтобы изменить жесткость материала и потери в нем.

4.2 Резонансный метод

4.2.1 Введение

В резонансном методе измеряют коэффициент передачи (по перемещению, скорости или ускорению) образца при нагружении его с входной стороны источником вибрации, а с выходной - массой. Знание плотности и геометрических характеристик образца, данные об изменении амплитуды и фазы передаваемой через образец вибрации позволяют определить комплексный модуль Юнга. Принцип метода показан на рисунке 1.

1 - установочный блок; 2 - акселерометр; 3 - выходной сигнал акселерометра; 4 - испытуемый образец; 5 - направление вибрации

Рисунок 1 - Принцип резонансного метода

4.2.2 Испытательное оборудование

Для применения метода требуется следующее испытательное оборудование:

a) электродинамический вибровозбудитель;

b) акселерометры;

c) усилители;

d) испытательный стенд;

e) климатическая камера;

f) двухканальный анализатор спектра;

g) компьютер.

4.2.3 Подготовка образца к испытаниям и его установка

Образцы для испытаний изготавливают в форме стержня длиной обычно 100 мм с размерами поперечного сечения от 6 до 7 мм. Стержень может быть квадратным или круглым. Перед установкой образца на испытательный стенд определяют его длину, плотность и массу. Образец закрепляют между установочными блоками с акселерометрами на них, как показано на рисунке 1. Для крепления образца могут быть использованы отвердевающие клеящие материалы, например эпоксидная смола или цианоакрилат. Сборку из установочных блоков и испытуемого образца жестко соединяют с возбудителем вибрации для создания в образце чисто продольных волн.

4.2.4 Сбор данных

Обычно образец возбуждают случайными колебаниями. Для сбора данных, выполнения Фурье-анализа и усреднения применяют двухканальный анализатор спектра. Обработка данных позволяет получить информацию об отклике образца как механической системы и волновых эффектах в нем. Массу установочных блоков и длину образца выбирают таким образом, чтобы возбудить низшую собственную частоту колебаний механической системы. Этот резонанс следует отделить от волновых эффектов на высоких частотах. Типичный диапазон частот измерений - от 100 до 5000 Гц.

4.2.5 Анализ результатов