声学材料阻尼性能弯曲共振试验方法初探

    0 引 言

    随着阻尼材料在振动噪声控制中的广泛应用,人们对阻尼材料的研究不断深入。为了促进阻尼材料的研究与开发,为振动噪声控制设计提供依据,合理有效地应用于工程实际,必须准确测定出其振动阻尼特性。从原理上讲,测定材料的振动阻尼特性主要有如下几种方法:¹自由衰减法;º正弦力激励法;»振动梁法;¼相位法等。以上方法都具有一定的局限性,测试结果难以一致。最近,我国参照美国材料与测试学会标准ASTM E 756)835测量材料振动阻尼性质的标准方法6,制订了GB / T16406)965声学材料阻尼性能的弯曲共振试验方法6,笔者根据该标准的要求,针对试验中存在的问题进行了分析研究,改进了试验装置,并进一步从试验技术及分析方法上作了探讨,较好地解决了试验中遇到的一些问题。

    1 试验方法探讨

    标准规定采用(0.15~0.30)@0.01 m的矩形条状试样进行试验,试验方法分两种。一种是悬臂梁法:将标准试样垂直安装,上端固定,下端自由;另一种是自由梁法:在试样振动节点位置上,用两条细线悬挂,使试样处于水平状态(见图1)。一般说来,自由梁法适用于测试刚性试样的振动阻尼特性。

    标准中所规定的测试系统见图2。测试系统仪器由激励和检测两部分组成,由信号发生器策动电磁换能器对试样施加简谐激励力,由检测换能器检测试样的振动信号,经放大器送入指示与记录仪器,保持恒定的激励力,连续改变频率,测出试样的弯曲共振曲线,用半功率法计算出储能弯曲模量和结构损耗因数。

    参照标准,利用实验室现有设备,配置了试验系统。考虑到试样在受迫振动中,速度响应的共振频率与试样的固有频率重合,又因标准试样质量较小,为减少附加质量的影响,激励及检测换能器均选用了北京测振仪器厂生产的CD)8)F磁电式速度型非接触式换能器。该型换能器的灵敏度大小与换能器和标准试样之间的距离有关,其灵敏度随安装距离增大呈指数规律下降,要增加信噪比,就要减小标准试样与换能器之间的安装距离。但是,该型换能器有较强的磁性,其磁吸引力又随安装距离的减小而增大。对自由梁而言,因标准试样用细线悬挂,任何细线都有一定的弹,即使用微调装置来调节试样与换能器之间的距离,也很难成功,不是试样被换能器吸住,就是距离太大,其安装距离无法达到较理想的状态,也就无法激励及检测;悬臂梁也是如此。按上述方法来安装试样不易达到较佳状态,必须另辟蹊径。从理论上讲,全自由梁应是完全弹性基础的梁,但在节点处的位移为0,根据这一原理,笔者在试样的振动节点处用二个劈尖支承,将换能器固定在下面的支架上,这样,限制了试样垂直方向的刚体运动,换能器与试样之间的距离可较方便地调节。整个试验装置及试验系统见图3。