專利名稱：振動梁式材料阻尼性能測試儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于材料性能檢測技術領域，特別涉及一種適用于約束阻尼材料阻尼性能測試的振動梁式材料阻尼性能測試儀。
背景技術：
阻尼材料由于具有變形耗能的性質，被廣泛應用于現(xiàn)代航空、航天、航海、交通運輸、大型機械等領域控制寬頻帶隨機噪聲激勵產生的振動和噪聲。根據阻尼材料自身模量的高低，又可以將阻尼材料分為自支撐阻尼材料——材料模量較高，本身可以直接由測試裝置夾持測量的一類阻尼材料；和非自支撐阻尼材料——材料模量較低，本身不能直接被測量裝置夾持測量的一類阻尼材料。實際上，除塑料型阻尼材料和阻尼合金等材料外，大多數(shù)粘彈性材料(如橡膠、熱塑性彈性體、膠黏劑、涂料等高分子聚合物)的模量很低，屬于非自支撐阻尼材料，它們不能直接成為工程中的結構材料，因此必須將它們粘附于需要作減振降噪處理的構件上組成阻尼復合結構，才能發(fā)揮減振降噪的作用。阻尼復合結構的基本類型有自由阻尼和約束阻尼兩種，因此派生出工程上所說的自由阻尼材料和約束阻尼材料。根據粘彈阻尼減振理論，阻尼材料的模量和損耗因子是決定其減振降噪能力大小的兩個主要性能參數(shù)，對這兩個參數(shù)的正確測定是關系阻尼材料能否合理應用的關鍵。從原理上講，測定阻尼材料的阻尼性能主要由如下幾種方法正弦力激勵法、相位法、自由衰減法、振動梁法等。其中正弦力激勵法和相位法已有商品化的儀器，如DM-I動態(tài)模量儀采用的是正弦力激勵法，大多數(shù)的粘彈譜儀(DMA Q800、DDV-III等)采用的是相位法；自由衰減法國內外均沒有商品化的儀器，一般采用不同的傳感器和不同的檢測電路構成。這三種方法都是直接測試阻尼材料本身阻尼性能的，它們在測試時需將被測定阻尼材料做成某種形狀和尺寸大小固定的試樣進行夾持測量，測量的結果一般為阻尼材料的楊氏彈性模量與損耗因子，僅反映阻尼材料承受拉伸與壓縮應力時的彈性性質以及損耗振動能量的強弱，適用于自由阻尼材料的阻尼性能測試。約束阻尼材料的特點是模量較低，常溫下模量在IO8Pa以下，有很多約束阻尼材料在常溫下是類似壓敏膠粘劑的狀態(tài)，其模量更低，沒有基體支撐很難做成具有確定幾何形狀和固定幾何尺寸的試樣，屬于典型的非自支撐材料。利用上述三種方法直接測試約束阻尼材料本身的性能時，存在約束阻尼材料本身難以制成確定形狀和尺寸大小的試樣、夾具對試樣無法夾持、試樣對試驗夾具有腐蝕損壞等難題，無法進行約束阻尼材料的阻尼性能測試。
發(fā)明內容本實用新型的目的是針對正弦力激勵法、相位法和自由衰減法等常用測試儀器無法測試約束阻尼材料等非自支撐阻尼材料阻尼性能的問題提出一種振動梁式材料阻尼性能測試儀。本實用新型的技術解決方案是，測試儀包括高低溫環(huán)境箱、試樣夾持部分、激勵器、數(shù)據采集和分析系統(tǒng)，試樣夾持部分置于高低溫環(huán)境箱中，試樣夾持部分傳感器夾具、試樣夾具和激振器夾具分別固定在支架上，試樣夾持在夾具上，激振器置于激振器夾具上井置于試樣的下方，傳感器安裝在傳感器夾具上井置于試樣的側面；信號發(fā)生器、功率放大器、傳感器、前置器、信號濾波放大器、雙通道采集分析儀和計算機構成數(shù)據采集和分析系統(tǒng)置于高低溫環(huán)境箱的外面，傳感器通過前置器與信號濾波放大器相接，功率放大器與激振器相接。所述的試樣夾持部分的支架與地面垂直，支架上連接試樣夾具、傳感器夾具和激振器夾具。所述的試樣一端通過夾具夾持在支架上，形成一端固定，一端自由的懸臂梁。所述的試樣夾持部分中的試樣夾具、傳感器夾具和激振器夾具在支架上的空間三 個方向移動。本實用新型具有的優(yōu)點和有益效果，I、本實用新型采用將試樣一端固定，一端自由的夾具設計，并且采用非接觸式激振器和非接觸式傳感器對試樣進行激振和數(shù)據采集，保證了試樣始終處于懸臂梁式振動梁的邊界約束條件中。2、本實用新型將傳感器、激振器同試樣一起放入高低溫環(huán)境箱中，實現(xiàn)阻尼材料高低溫阻尼性能的測試。3、本實用新型采用不同類別、不同復合形式及不同幾何尺寸的試樣，不但適用于自支撐阻尼材料的阻尼性能測試，還適用于非自支撐阻尼材料的阻尼性能測試，尤其是約束阻尼材料的阻尼性能測試。4、本實用新型設計了在空間三個方向上小幅移動位置的試樣夾持部分，既可以保證激振器和傳感器的正常工作，又可以測試不同長度和厚度的試樣。5、本實用新型既可以測試非自支撐阻尼材料的楊氏彈性模量和損耗因子，又可以測試其剪切模量和損耗因子。6、本實用新型能夠同時測試出阻尼材料和阻尼復合結構的性能，為阻尼材料本身性能和阻尼材料的工程應用性能之間架起橋梁。7、本實用新型操作簡單、價格相對低廉，測試結果接近工程應用實際。

圖I是振動梁式材料阻尼性能測試儀結構示意圖。圖2是振動梁式材料阻尼性能測試儀各組件連接關系線路圖。
具體實施方式
下面結合圖I、圖2來說明本實用新型儀器的具體實施方式
。測試儀包括高低溫環(huán)境箱I、試樣夾持部分、激勵器6、數(shù)據米集和分析系統(tǒng),試樣夾持部分置于高低溫環(huán)境箱I中，試樣夾持部分傳感器夾具2-3、試樣夾具2-2和激振器夾具2-4分別固定在支架2-1上，試樣3夾持在夾具2-2上，激振器6置于激振器夾具2-4上井置于試樣3的下方，傳感器7安裝在傳感器夾具2-3上井置于試樣3的側面；信號發(fā)生器4、功率放大器5、傳感器7、前置器8、信號濾波放大器9、雙通道采集分析儀10和計算機11構成數(shù)據采集和分析系統(tǒng)，置于高低溫環(huán)境箱I的外面，傳感器7通過前置器8與信號濾波放大器9相接，功率放大器5與激振器6相接。[0019]首先將試樣夾持部分放入高低溫環(huán)境箱I中，并按圖2將本發(fā)明各組成部分連接好；再將試樣3裝夾在試樣夾具2-2上并固定，調節(jié)傳感器夾具2-3調整傳感器7的位置使試樣3處在傳感器7的測試范圍內，調節(jié)激振器夾具2-4改變激振器6與試樣3的距離使其能對試樣進行有效的激振，井先后固定傳感器7和激振器6 ;然后，開啟信號發(fā)生器4，信號經濾波放大器9濾波后,輸入給功率放大器5放大并輸出給激振器6,激振器6激起試樣3的振動，由傳感器7接收試樣3的振動信號并經前置器8轉換為電壓信號輸出給濾波放大器9，振動信號經濾波放大后輸出給雙通道采集分析儀10，同時雙通道采集分析儀10采集來自信號發(fā)生器4的激勵信號，雙通道數(shù)據采集分析儀10將采集到的信號輸出給計算機11，計算機11通過測試軟件對雙通道數(shù)據采集分析儀10采集的激勵和響應信號進行傳遞函數(shù)分析，得到幅頻曲線， 由此幅頻曲線計算出試樣的共振頻率和阻尼比，然后根據振動梁原理計算被測阻尼材料的模量和損耗因子。測試吋，將高低溫環(huán)境箱的溫度設定到所需溫度，進行相應溫度下材料阻尼性能的測試。
權利要求1.振動梁式材料阻尼性能測試儀，其特征在干，測試儀包括高低溫環(huán)境箱(I)、試樣夾持部分、激勵器(6)、數(shù)據采集和分析系統(tǒng)，試樣夾持部分置于高低溫環(huán)境箱(I)中，試樣夾持部分中的傳感器夾具(2-3)、試樣夾具(2-2)和激振器夾具(2-4)分別固定在支架(2-1)上，試樣(3)夾持在試樣夾具(2-2)，激振器(6)置于激振器夾具(2-4)井置于試樣(3)的下方，傳感器(7)安裝在傳感器夾具(2-3)井置于試樣(3)的側面；信號發(fā) 生器(4)、功率放大器(5)、傳感器(7)、前置器(8)、信號濾波放大器(9)、雙通道采集分析儀(10)和計算機(11)構成數(shù)據采集和分析系統(tǒng)，置于高低溫環(huán)境箱(I)的外面，傳感器(7)通過前置器(8)與信號濾波放大器(9)相接，功率放大器(5)與激振器(6)相接。
2.根據權利I要求的振動梁式材料阻尼性能測試儀,其特征在于,所述的試樣夾持部分的支架(2-1)與地面垂直，支架(2-1)上連接試樣夾具(2-2)、傳感器夾具(2-3)和激振器夾具(2-4)。
3.根據權利I要求的振動梁式材料阻尼性能測試儀，其特征在于，所述的試樣(3)—端通過試樣夾具(2-2 )夾持在支架(2-1)上，形成一端固定，一端自由的懸臂梁。
4.根據權利I要求的振動梁式材料阻尼性能測試儀,其特征在于,所述的試樣夾持部分中的試樣夾具(2-2)、傳感器夾具(2-3)和激振器夾具(2-4)在支架(2-1)上的空間三個方向移動。
專利摘要本實用新型屬于材料性能檢測技術領域，特別涉及一種適用于約束阻尼材料阻尼性能測試的振動梁式材料阻尼性能測試儀。測試儀包括高低溫環(huán)境箱、試樣夾持部分、激勵系統(tǒng)、數(shù)據采集和分析系統(tǒng)，試樣夾持部分置于高低溫環(huán)境箱中，試樣夾持在夾具上，激振器置于激振器夾具上并置于試樣的下方，傳感器安裝在傳感器夾具上并置于試樣的側面；信號發(fā)生器、功率放大器、傳感器、前置器、信號濾波放大器、雙通道采集分析儀和計算機構成數(shù)據采集和分析系統(tǒng)置于高低溫環(huán)境箱的外面，傳感器通過前置器與信號濾波放大器相接，功率放大器與激振器相接。本實用新型操作簡單、價格相對低廉，測試結果接近工程應用實際。
文檔編號G01N29/26GK202421134SQ20112047069
公開日2012年9月5日 申請日期2011年11月22日 優(yōu)先權日2011年11月22日
發(fā)明者米志安, 蘇正濤, 裴高林 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院