Štandardná skúšobná metóda ASTM E756 na meranie vlastností tlmenia vibrácií materiálov

Norma „ASTM E756 Štandardná skúšobná metóda na meranie vlastností tlmenia vibrácií materiálov“ vyvinutá Americkou spoločnosťou pre testovanie a materiály (ASTM) opisuje skúšobnú metódu na meranie vlastností tlmenia vibrácií materiálov vrátane stratového faktora, Youngovho modulu E a šmykového modulu G.

Táto testovacia metóda, presná vo frekvenčnom rozsahu 50 až 5 kHz a v užitočnom teplotnom rozsahu materiálu, je užitočná na testovanie materiálov s aplikáciami v oblasti štrukturálnych vibrácií, stavebnej akustiky a regulácie hluku. Medzi takéto materiály patria kovy, smalty, keramika, gumy, plasty, vystužené epoxidové matrice a drevo, ktoré je možné tvarovať do konfigurácií testovaných vzoriek.

Súčiniteľ straty materiálu a modul tlmiacimi materiálmi sú obzvlášť užitočné pri navrhovaní opatrení na kontrolu vibrácií v konštrukciách a zvuku šíreného z nich pri rezonancii. Táto testovacia metóda určuje vlastnosti tlmiacej látky nepriamym meraním s použitím teórie tlmených konzolových nosníkov. Aplikáciou teórie nosníkov sú výsledné vlastnosti tlmiacej látky nezávislé od geometrie testovanej vzorky použitej na ich získanie. Tieto vlastnosti tlmiacej látky sa potom môžu použiť v spojení s matematickými modelmi na návrh a predpovedanie výkonu tlmiacich systémov pred výrobou hardvéru. Tieto modely zahŕňajú jednoduché analógie nosníkov a dosiek, ako aj modely analýzy konečných prvkov.

Zistilo sa, že táto testovacia metóda prináša dobré výsledky pri testovaní materiálov zložených z jednej homogénnej vrstvy. V niektorých tlmiacich aplikáciách môže tlmiaci návrh pozostávať z dvoch alebo viacerých vrstiev s výrazne odlišnými vlastnosťami. Aby sa zabezpečila čo najvyššia presnosť predpovedí matematického modelu, jednotlivé vrstvy týchto zložitých návrhov sa musia testovať samostatne.

Všetky merania tlmenia sa vykonávajú v lineárnom rozsahu, čo znamená, že tlmiace materiály sa správajú podľa lineárnej viskoelastickej teórie. Ak aplikovaná sila vybudí nosník za hranicou lineárnej oblasti, analýza údajov nie je použiteľná. Pre lineárne správanie nosníka musí byť maximálne posunutie z pokoja pre kompozitný nosník menšie ako hrúbka základného nosníka.

Amplitúda silového signálu aplikovaného na budiaci menič sa udržiava konštantná s frekvenciou. Ak amplitúdu sily nemožno udržať konštantnú, odozva lúča sa musí vydeliť amplitúdou sily. Na vyhodnotenie tlmenia sa potom použije pomer odozvy k sile (nazývaný poddajnosť alebo snímač) ako funkcia frekvencie.

Norma ASTM E756 sa považuje za nevyhnutnú predovšetkým z nasledujúcich dôvodov:

Kvantifikuje tlmiace vlastnosti: Táto norma poskytuje štandardný spôsob merania tlmiacich vlastností materiálov, najmä polymérov, kompozitov a tlmiacich procesov. Kvantifikuje, ako dobre materiál rozptyľuje energiu vibrácií. To je kľúčové pre aplikácie, kde je potrebné kontrolovať hluk, nárazy alebo vibrácie.
Zabezpečuje konzistentnosť medzi odvetviami: Výrobcovia, inžinieri a výskumníci môžu porovnávať materiály konzistentne pomocou spoločnej metódy. Bez normy, ako je ASTM E756, sa merania môžu medzi laboratóriami alebo produktmi výrazne líšiť, čo spôsobuje, že údaje sú nespoľahlivé.
Podporuje vývoj materiálov: Vedci zaoberajúci sa materiálmi používajú túto normu na vývoj a overovanie nových tlmiacich materiálov, ako sú viskoelastické vrstvy alebo procesy tlmenia s obmedzenými vrstvami, ktoré sa bežne používajú v automobilovom, leteckom a priemyselnom prostredí.
Kritické pre návrh produktu: Produkty vystavené vibráciám, ako sú lietadlá, automobily, spotrebiče a elektronika, vyžadujú materiály, ktoré dokážu minimalizovať rezonanciu a znížiť únavu. Konštruktéri sa pri výbere materiálov, ktoré spĺňajú požiadavky na výkon a odolnosť, spoliehajú na údaje z normy ASTM E756.
Súlad s predpismi a špecifikáciami: V regulovaných odvetviach môže byť tlmiaci výkon súčasťou zmluvných alebo bezpečnostných požiadaviek. Táto norma je často špecifikovaná v normách pre armádu, letecký priemysel a výrobcov originálnych zariadení (OEM), aby sa zabezpečil súlad.
Umožňuje presné modelovanie a simuláciu: Inžinieri používajú špecifikácie tlmenia z normy ASTM E756 na vytvorenie presných modelov dynamických systémov metódou konečných prvkov, čo vedie k lepšej predikcii štrukturálnej odozvy a hluku a vibrácií.

Stručne povedané, norma ASTM E756 je nevyhnutná, pretože poskytuje spoľahlivú, opakovateľnú a v priemysle akceptovanú metódu na charakterizáciu toho, ako materiály reagujú na vibrácie. To podporuje výber materiálov, návrh systémov, bezpečnosť produktov a inovácie vo viacerých sektoroch.

Vlastnosti materiálov tlmiť vibrácie opisujú, ako dobre materiál absorbuje a rozptyľuje vibračnú energiu, čím zabraňuje jej prechodu alebo spätnému odrazu. Jednoducho povedané, keď sa niečo trasie alebo vibruje (napríklad motor auta alebo práčka), určité materiály môžu pomôcť upokojiť vibrácie (napríklad vankúš, ktorý absorbuje energiu). Táto schopnosť sa nazýva tlmenie vibrácií.

Kľúčovou meranou vlastnosťou je disipačný faktor. Toto je primárna metrika. Udáva, koľko vibračnej energie materiál premieňa na teplo, namiesto toho, aby ju viedol. Vyšší disipačný faktor naznačuje lepšie tlmenie. Dynamický modul odráža, aký je materiál tuhý pri vibrovaní. Často sa kombinuje s tlmením, aby sa pochopilo, ako sa materiál správa v reálnych podmienkach.

Medzi príklady tlmiacich materiálov patria:

Guma a pena v interiéroch automobilov
Viskoelastické polyméry v paneloch lietadiel
Tlmiace pásy alebo vrstvy na zníženie brumu v elektronike

Vlastnosti materiálov tlmiť vibrácie sú dôležité pre zníženie hluku (najmä v automobiloch, budovách a elektronike). Taktiež chránia súčiastky pred únavou alebo poruchou v dôsledku neustálych vibrácií. Zlepšujú tiež komfort a výkon systému (napríklad tichšie vozidlá alebo plynulejší chod strojov).

Naša organizácia, ktorá už roky podporuje podniky vo všetkých sektoroch prostredníctvom širokej škály testovacích, meracích, analytických a hodnotiacich aktivít, má silný tím zamestnancov, ktorí pozorne sledujú globálny vývoj vo vede a technike a neustále sa zlepšujú. V tejto súvislosti poskytujeme aj testovacie služby v súlade so štandardnou testovacou metódou ASTM E756 na meranie vlastností tlmenia vibrácií materiálov.