Стандартный метод испытаний ASTM E756 для измерения виброгасящих свойств материалов

Стандарт «ASTM E756 Стандартный метод испытаний для измерения виброгасящих свойств материалов», разработанный Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM), описывает метод испытаний для измерения виброгасящих свойств материалов, включая коэффициент потерь, модуль Юнга E и модуль сдвига G.

Этот метод испытаний, точный в диапазоне частот от 50 до 5 кГц и в рабочем диапазоне температур материала, полезен для испытаний материалов, применяемых в области структурной вибрации, строительной акустики и контроля уровня шума. К таким материалам относятся металлы, эмали, керамика, резина, пластик, армированные эпоксидные матрицы и древесина, которым можно придавать форму для создания конфигураций образцов.

Коэффициент потерь материала и модуль упругости демпфирующих материалов особенно полезны при разработке мер по контролю вибрации конструкций и звука, распространяющегося от них при резонансе. Этот метод испытаний определяет свойства демпфирующего материала косвенным измерением с использованием теории демпфирующей консольной балки. Применение теории балок позволяет получить независимые от геометрии образца, используемого для их получения, результирующие демпфирующие свойства материала. Эти демпфирующие свойства материала могут быть затем использованы в сочетании с математическими моделями для проектирования и прогнозирования характеристик демпфирующих систем до изготовления оборудования. Эти модели включают в себя простые аналоги балок и пластин, а также модели конечно-элементного анализа.

Было установлено, что этот метод испытаний даёт хорошие результаты при испытании материалов, состоящих из одного однородного слоя. В некоторых случаях демпфирующая конструкция может состоять из двух или более слоёв с существенно различающимися свойствами. Для обеспечения максимально возможной точности прогнозов математической модели, слои-компоненты таких сложных конструкций должны испытываться отдельно.

Все измерения демпфирования проводятся в линейном диапазоне, то есть демпфирующие материалы ведут себя в соответствии с линейной теорией вязкоупругости. Если приложенная сила возбуждает балку за пределами линейной области, анализ данных неприменим. Для линейного поведения балки пиковое смещение из состояния покоя композитной балки должно быть меньше толщины основания балки.

Амплитуда сигнала силы, подаваемого на возбуждающий преобразователь, поддерживается постоянной с частотой. Если амплитуду силы невозможно поддерживать постоянной, отклик балки необходимо разделить на амплитуду силы. Отношение отклика к силе (называемое податливостью или срабатыванием) как функция частоты затем используется для оценки демпфирования.

Стандарт ASTM E756 считается необходимым в первую очередь по следующим причинам:

• Количественное определение демпфирующих свойств: этот стандарт устанавливает стандартный способ измерения демпфирующих свойств материалов, в частности полимеров, композитов и процессов демпфирования. Он количественно определяет, насколько хорошо материал рассеивает энергию вибрации. Это критически важно для приложений, где необходимо контролировать шум, удары или вибрацию.
• Обеспечивает единообразие в разных отраслях: производители, инженеры и исследователи могут сравнивать материалы единообразно, используя единый метод. Без стандарта, такого как ASTM E756, результаты измерений могут значительно различаться в разных лабораториях или для разных продуктов, что делает данные ненадёжными.
• Поддержка разработки материалов: Материаловеды используют этот стандарт для разработки и проверки новых демпфирующих материалов, таких как вязкоупругие слои или процессы демпфирования с ограниченными слоями, обычно используемые в автомобильной, аэрокосмической и промышленной сферах.
• Критически важно для проектирования продукции: для изделий, подверженных вибрации, таких как самолеты, автомобили, бытовая техника и электроника, требуются материалы, способные минимизировать резонанс и снизить усталость. Конструкторы опираются на данные ASTM E756 при выборе материалов, отвечающих требованиям к производительности и долговечности.
• Соответствие нормативным требованиям и спецификациям: В регулируемых отраслях демпфирующие характеристики могут быть частью договорных требований или требований безопасности. Этот стандарт часто указывается в военных и аэрокосмических стандартах, а также стандартах производителей оригинального оборудования (OEM) для обеспечения соответствия.
• Обеспечивает точное моделирование и имитацию: инженеры используют характеристики демпфирования из стандарта ASTM E756 для создания точных конечноэлементных моделей динамических систем, что позволяет лучше прогнозировать реакцию конструкции, а также характеристики шума и вибрации.

Короче говоря, стандарт ASTM E756 имеет решающее значение, поскольку он предоставляет надёжный, воспроизводимый и общепринятый в отрасли метод оценки реакции материалов на вибрацию. Он способствует выбору материалов, проектированию систем, обеспечению безопасности продукции и внедрению инноваций в различных отраслях.

Виброгасящие свойства материалов описывают, насколько хорошо материал поглощает и рассеивает энергию вибрации, предотвращая её прохождение или отражение. Проще говоря, когда что-то трясётся или вибрирует (например, двигатель автомобиля или стиральная машина), определённые материалы могут помочь гасить вибрацию (например, создавая подушку, поглощающую энергию). Эта способность называется виброгашением.

Ключевым измеряемым свойством является коэффициент рассеяния. Это основной показатель. Он показывает, сколько энергии вибрации материал преобразует в тепло, а не проводит его. Более высокий коэффициент рассеяния указывает на лучшее демпфирование. Динамический модуль упругости отражает жёсткость материала при вибрации. Его часто комбинируют с демпфированием, чтобы понять, как материал ведёт себя в реальных условиях.

Примеры демпфирующих материалов включают в себя:

• Резина и пена в салонах автомобилей
• Вязкоупругие полимеры в авиационных панелях
• Демпфирующие полосы или слои для снижения шума в электронике

Виброгасящие свойства материалов важны для снижения шума (особенно в автомобилях, зданиях и электронике). Они также защищают детали от усталости и выхода из строя из-за постоянной вибрации. Они также повышают комфорт и производительность системы (например, делают транспортные средства тише, а механизмы — плавнее).

Наша организация, которая уже много лет оказывает поддержку предприятиям всех отраслей, предлагая широкий спектр услуг по испытаниям, измерениям, анализу и оценке, располагает сильной командой сотрудников, которые внимательно следят за мировыми достижениями в области науки и технологий и постоянно совершенствуются. В связи с этим мы также предоставляем услуги по испытаниям в соответствии со стандартом ASTM E756 «Метод испытаний для измерения вибропоглощающих свойств материалов».