(1-4)
该方法测量装置简单,测量精确度十分可观,缺点是测量过程中振动振幅的波动比较大,不利于研究和振幅存在强烈依赖关系的阻尼性能。
3) 超声衰减法
用脉冲法激发振动,内耗是用穿过材料的脉冲声波的衰减来测量[7],衰减系数 定义为
因此 可用下式表示: (1-6)
为声波的波长,则 (1-7)From+优`尔^文W网wWw.YouErw.com 加QQ75201^8766
式中 和 分别是波传播中波在位置 和 的振幅。
该方法测量频率较高,测量一次所费的时间短,缺点是很难测量因散射造成的波的能量损失。
4) 滞后回线法
滞后回线代表在变形的过程中,吸收和恢复时放出的能量之间的差值,构成一个能量损耗圈。能量的损失值,其大小等于封闭曲线的面积。所以测出滞后回线的面积,即为振动一周后损耗的能量 ,再用式(1-8)求出阻尼值。
1。3。2 内耗的测量方法
1) 低频范围材料阻尼测试
频率在0。01~100Hz之间为低频范围,但是具体的频率范围还得视情况而定。
①扭摆仪
扭摆内耗仪的机理是在周期性的受迫振动的条件下应变滞后与应变的角度。本方法采用丝状或片状样品,用葛氏扭摆仪使样品固定不动,其一头由固定的夹头所束缚,另一头用夹具与可以随意转动的惯性体接在一起。在外加应力的作用下使惯性体旋转一个微小的角度时,卸载外力之后,由于样品存在一个弹性回复力,从而可以让惯性体做周期性的扭摆振动。因为样品内摩擦存在,振动会受到一个阻力衰减,振幅逐渐减小,用测量装置量出振幅的变化及振动周期 [17-19]。通常样品是在真空中进行,这样振动能的损耗完全可以看作是内摩擦引起的。再用式(1-3)求得内耗值。
②动态力学分析仪(DMA)
动态力学分析仪的组成:采样测量单元和粘弹性测量装置;处理测量单元输出信号的主机和测量单元的温控设备。DMA是最近几年出现的新型金属材料阻尼性能测试的仪器。起初该设备多用于阻尼高、强度及刚度低的高分子材料,但技术的发展使得该设备得到了优化,现在也可以适用于多种不同材料的测试,如高强度、高刚度金属材料和其复合材料等 [20]。DMA有多种测试模式:单悬臂弯曲、扭转、超声波传播、双悬臂弯曲、三点弯曲、拉伸、单相压缩等,视测试材料的具体情况而定。材料的阻尼结果可以用式(1-9)表示,即取决于加载给试样应力和应变的滞后角 大小。
为损耗系数, 为损耗正切, 为损失角, 为损失模量, 为存储模量。
材料的阻尼能力越高,损失角 越大,所以可以用损失角来表征材料阻尼能力的小。实际运用中,如果内耗很小,则损失角的测量是很困难的,因此该法适用内耗较大的材料。
③动态力学热分析仪(DMTA)
DMTA[21]是强迫次共振(外加一个频率远低于被测系统共振频率且振幅不变的交变载荷)型动态力学性能测量仪器。该仪器可以用单悬臂原理、双悬臂原理和三点弯曲原理来检测材料的阻尼本领。DMTA常常只需要很小的试样就能在较宽的温度或频率范围内进行测试,从而可以在比较短的时间内得到材料的模量和阻尼随温度、时间和频率的变化。试样的两端用夹具、连杆分别与驱动器、应力传感器和位移检测器相连接,试样在恒定的预张力下由驱动器施加一固定频率的正弦伸缩振动,应力传感器和位移传感器分别检测到同样振动频率的正弦应力和正弦应变信号,经过信号处理器的比较得出应变滞后于应力的相位差角 , 所以材料的阻尼性能可以用式(1-9)表示。