ГОСТ Р ИСО 18437-4-2014

     

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Вибрация и удар

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВЯЗКОУПРУГИХ МАТЕРИАЛОВ

Часть 4. Метод динамических жесткостей

Mechanical vibration and shock. Characterization of the dynamic mechanical properties of visco-elastic materials. Part 4: Dynamic stiffness method

     

ОКС 17.160

Дата введения 2015-12-01

     

Предисловие

1 ПОДГОТОВЛЕН Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АО "НИЦ КД") на основе собственного аутентичного перевода стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 183 "Вибрация, удар и контроль технического состояния"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 24 октября 2014 г. N 1425-ст.

4 Настоящий стандарт является идентичным по отношению к международному стандарту ИСО 18437-4:2008* "Вибрация и удар. Определение динамических механических свойств вязкоупругих материалов. Часть 4. Метод динамических жесткостей" (ISO 18437-4:2008 "Mechanical vibration and shock - Characterization of the dynamic mechanical properties of visco-elastic materials - Part 4: Dynamic stiffness method").

________________

* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Правила применения настоящего стандарта установлены в ГОСТ Р 1.0-2012 (раздел 8). Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (gost.ru)

Введение

Вязкоупругие материалы широко используются в разных системах, в частности для снижения вибрации в конструкциях посредством потери энергии (демпфирования) или изоляции компонентов и в акустических приложениях, связанных с преобразованием, передачей и поглощением энергии. Для оптимального функционирования таких систем зачастую необходимо, чтобы их элементы обладали заданными динамическими свойствами. Энергетические потери, имеющие место на межмолекулярном уровне, могут быть измерены через запаздывание между деформацией и напряжением в материале. Вязкоупругие свойства, модуль, и коэффициент диэлектрических потерь большинства материалов зависят от частоты, температуры, амплитуды напряжения, и предварительной деформации. В дополнение к модулю и коэффициенту диэлектрических потерь, часто для предсказания динамических свойств материалов используют коэффициент Пуассона. Выбор материала для каждого конкретного применения определяет рабочие характеристики системы. Настоящий стандарт устанавливает один из методов измерения динамических свойств вязкоупругих материалов - метод динамических жесткостей. Этот метод предполагает линейность поведения систем при малых амплитудах напряжений.

     1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает прямой метод измерений комплексных модулей упругости (модуля Юнга, модуля сдвига, объемного модуля упругости и соответствующих им коэффициентов потерь при деформациях растяжения, сдвига и всестороннего сжатия) для полимерных материалов (резиноподобных и вязкоупругих, включая жесткие пластмассы) в широком диапазоне частот и температур. Принцип измерений основан на динамическом силовом воздействии на образец, во время которого с прикрепленных к образцу датчиков снимают электрические сигналы, пропорциональные силе и деформации.

Ограничения на диапазон частот испытаний определяются размерами испытуемого образца, требуемой точностью измерений динамических модулей упругости, соотношением между жесткостью вибровозбудителя и жесткостью образца, а также резонансами испытательной установки.

Метод, установленный настоящим стандартом, предполагает проведение измерений для предварительно нагруженного образца (включая образцы с нелинейной нагрузочной характеристикой), но при относительно малых деформациях, позволяющих оставаться в диапазоне линейности. Соотношения между модулями упругости зависят от предварительно приложенной нагрузки.

     2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*:

________________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - Примечание изготовителя базы данных.

ИСО 472 Пластмассы. Словарь (ISO 472, Plastics - Vocabulary)

ИСО 483 Пластмассы. Небольшие контейнеры для кондиционирования и испытаний с использованием водных растворов для поддержания постоянной относительной влажности (ISO 483, Plastics - Small enclosures for conditioning and testing using aqueous solutions to maintain the humidity at a constant value)

ИСО 2041 Вибрация, удар и контроль технического состояния. Словарь (ISO 2041, Mechanical vibration, shock and condition monitoring - Vocabulary)

ИСО 4664-1 Резина вулканическая или термопластическая. Определение динамических свойств. Часть 1. Общее руководство (ISO 4664-1, Rubber, vulcanized or thermoplastic - Determination of dynamic properties - Part 1: General guidance)

ИСО 6721-1 Пластмассы. Определение динамических механических свойств. Часть 1. Общие принципы (ISO 6721-1, Plastics - Determination of dynamic mechanical properties - Part 1: General principles)

ИСО 6721-4 Пластмассы. Определение динамических механических свойств. Часть 4. Метод нерезонансных колебаний при растяжении (ISO 6721-1, Plastics - Determination of dynamic mechanical properties - Part 4: Tensile vibration - Nonresonance methods)

ИСО 6721-6 Пластмассы. Определение динамических механических свойств. Часть 6. Метод нерезонансных изгибных колебаний (ISO 6721-6, Plastics - Determination of dynamic mechanical properties - Part 6: Shear vibration - Nonresonance method)

ИСО 10112:1991 Демпфирующие материалы. Графическое представление комплексных модулей упругости принципы* (ISO 10112:1991, Damping materials - Graphical presentation of the complex modulus)

___________________

     * Текст документа соответствует оригиналу. - Примечание изготовителя базы данных.    

ИСО 10846-1:1997 Вибрация и акустика. Измерения виброакустических передаточных характеристик упругих элементов в лабораторных условиях. Часть 2. Общие принципы и руководство (ISO 10846-1:1997, Acoustics and vibration - Laboratory measurement of vibro-acoustic transfer properties of resilient elements - Part 2: Principles and guidelines)

ИСО 23529 Каучук и резина. Общие процедуры приготовления и кондиционирования образцов для физических методов испытаний (ISO 23529, Rubber - General procedures for preparing and conditioning test pieces for physical test methods)

Примечание - В ИСО 10846-1 рассматриваются общие методы измерений входной и переходной динамических жесткостей и механических сопротивлений устройств с упругими характеристиками (виброизоляторов). В настоящем стандарте основное внимание уделено определению модуля Юнга, модуля сдвига, объемного модуля упругости и соответствующих им коэффициентов потерь вязкоупругих материалов, используемых в виброизоляторах.

     3 Термины и определения

В целях настоящего стандарта применяют термины по ИСО 472, ИСО 483, ИСО 2041, ИСО 4664-1, ИСО 6721-1, ИСО 6721-4, ИСО 6721-6, ИСО 10846-1, ИСО 23259, а также следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 динамические механические характеристики (вязкоупругие материалы) (dynamic mechanical properties): Основные величины (такие как модуль Юнга, модуль сдвига, объемный модуль упругости и соответствующие им коэффициенты потерь), характеризующие упругие свойства эластичных материалов.

3.2 демпфированная конструкция (damped structure): Конструкция, включающая в себя элементы, изготовленные из демпфирующих материалов.

3.3 модуль Юнга (Young modulus, modulus of elasticity) : Отношение нормального напряжения к нормальной деформации.

Примечание 1 - Определение модифицировано по отношению к [9].

Примечание 2 - Выражают в паскалях.

Примечание 3 - Комплексный модуль Юнга для вязкоупругих материалов представляют в виде , где - действительная часть комплексного модуля Юнга (модуль упругости), - мнимая часть комплексного модуля Юнга (модуль потерь). Действительная часть характеризует получаемую и отдаваемую материалом энергию при сжатии (растяжении) и релаксации, а мнимая - потери при преобразовании энергии.

3.4 модуль сдвига (shear modulus, modulus of rigidity, Coulomb modulus) G: Отношение напряжения сдвига к деформации сдвига.

Примечание 1 - Определение модифицировано по отношению к [9].

Примечание 2 - Выражают в паскалях.

Примечание 3 - Комплексный модуль сдвига для вязкоупругих материалов представляют в виде , где - действительная часть комплексного модуля сдвига (модуль упругости), - мнимая часть комплексного модуля сдвига (модуль потерь).

3.5 объемный модуль упругости (bulk modulus, modulus of compression) K: Отношение давления к вызванной им объемной деформации, взятое с обратным знаком.

Примечание 1 - Определение модифицировано по отношению к [9].

Примечание 2 - Выражают в паскалях.

Примечание 3 - Комплексный объемный модуль упругости для вязкоупругих материалов представляют в виде , где - действительная часть комплексного объемного модуля упругости (модуль упругости), - мнимая часть комплексного объемного модуля упругости (модуль потерь).

3.6 коэффициент потерь (loss factor) : Частотнозависимое отношение мнимой части комплексного модуля упругости к его действительной части.

Примечание - При наличии разности фаз или угла потерь при гармоническом изменении деформации и напряжения коэффициент потерь представляет собой тангенс этого угла.

3.7 абсолютная величина комплексного модуля упругости (magnitude of complex modulus): Модуль модуля упругости как комплексной величины.

Примечание - Для разных модулей упругости их абсолютная величина определяется следующим образом:

а) для модуля Юнга: ;

b) для модуля сдвига:   ;

c) для объемного модуля упругости:   .

Выражают в децибелах.

3.8 температурно-временная суперпозиция (time-temperature superposition): Принцип эквивалентности для вязкоупругих материалов величин времени и температуры, согласно которому изменения температуры и времени вызывают одинаковое по значению, но противоположное по знаку изменение динамической характеристики материала.

3.9 фактор сдвига (shift factor): Значение сдвига вдоль логарифмической оси частот, при котором происходит совмещение кривой характеристики для одного постоянного значения температуры с кривой для другого постоянного значения температуры.

3.10 температура стеклования (glass transition temperature) : Температура, при которой полимер переходит при охлаждении из высокоэластичного или вязкотекучего в стеклообразное состояние.

Примечание 1 - Выражают в градусах Цельсия.

Примечание 2 - Температура стеклования является характеристикой свойств материала. Ее обычно определяют по точке излома функциональной зависимости удельной теплоемкости от температуры.

Примечание 3 - не является температурой, при которой наблюдается максимум коэффициента потерь. Максимум потерь приходится на температуру, значение которой превышает и зависит от частоты возбуждаемых колебаний.

3.11 линейность (вязкоупругие материалы) (linearity): Свойство динамического поведения упругих материалов, при котором соблюдается принцип суперпозиции.

Примечание 1 - Принцип суперпозиции формулируется следующим образом: если откликом системы на входной процесс является выходной процесс , а откликом на входной процесс - выходной процесс , то принцип суперпозиции для данной системы имеет место в том случае, если откликом на входной процесс (и - некие константы) будет выходной процесс, , причем указанное равенство должно соблюдаться при всех значениях  , , и .