精細(xì)陶瓷彈性模量、剪切模量和泊松比如何測(cè)試？采用脈沖激勵(lì)法，操作步驟全講解！

時(shí)間：2023-12-16

近，小編收到了一位陶瓷行業(yè)客戶的咨詢，涉及測(cè)試陶瓷片的泊松比問題，需要確定使用哪種設(shè)備進(jìn)行測(cè)定。隨著科技的不斷進(jìn)步和陶瓷材料在各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，對(duì)于精細(xì)陶瓷的力學(xué)性能進(jìn)行深入研究已成為當(dāng)前科研和工程領(lǐng)域的熱門話題。在眾多力學(xué)性能指標(biāo)中，彈性模量、剪切模量和泊松比等參數(shù)對(duì)于評(píng)估陶瓷的力學(xué)特性至關(guān)重要。

泊松比是材料在受力時(shí)沿一個(gè)方向的伸縮相對(duì)于垂直方向的伸縮的比值，直接影響材料在復(fù)雜載荷條件下的變形行為。因此，為了準(zhǔn)確測(cè)定陶瓷片的泊松比，選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試設(shè)備顯得尤為關(guān)鍵。

在本文中，科準(zhǔn)測(cè)控小編將致力于探討精細(xì)陶瓷彈性模量、剪切模量和泊松比的測(cè)試方法，著重關(guān)注陶瓷片泊松比測(cè)定設(shè)備的選擇。

一、測(cè)試原理

該測(cè)試方法利用脈沖激勵(lì)器激發(fā)矩形截面的梁試樣，測(cè)量其彎曲或扭轉(zhuǎn)響應(yīng)頻率，速傅立葉變換計(jì)算彈性模量和剪切模量。彎曲振動(dòng)頻率用于確定彈性模量，而扭轉(zhuǎn)振動(dòng)響應(yīng)頻率用于計(jì)算剪切模量。由彈性模量和剪切模量共同決定的泊松比可以通過這兩者的測(cè)定值獲得。

二、測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

參考標(biāo)準(zhǔn)JC/ T 2172-2013（精細(xì)陶瓷彈性模量、剪切模量和泊松比試驗(yàn)方法脈沖激勵(lì)法）進(jìn)行試驗(yàn)

三、測(cè)試儀器

1、固體材料彈性性能測(cè)試儀

設(shè)備概述：固體材料彈性性能測(cè)試儀包括試樣支撐架、脈沖激勵(lì)器、信號(hào)接收傳感器、信號(hào)放大器、信號(hào)采集器和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等組件。

測(cè)試原理：在測(cè)試時(shí)，將樣品置于不影響自由振動(dòng)的支撐體上，利用脈沖激勵(lì)器敲擊樣品激發(fā)振動(dòng)。通過振動(dòng)傳感設(shè)備收集振動(dòng)信號(hào)，結(jié)合樣品尺寸信息，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可計(jì)算出楊氏彈性模量、剪切彈性模量、泊松比等參數(shù)。

應(yīng)用范圍：該測(cè)試儀廣泛應(yīng)用于固體材料的彈性性能測(cè)試，包括玻璃、陶瓷、金屬、塑料、巖石、木材等多種材料。通過簡(jiǎn)單的敲擊操作，可獲得準(zhǔn)確的彈性模量、剪切模量、泊松比等信息，具有測(cè)量范圍廣、度高和操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。

2、固體材料彈性性能測(cè)試儀

3、游標(biāo)卡尺

符合精度為0. 02 mm的游標(biāo)卡尺。

4、天平

符合精度為1 mg的天平。

四、測(cè)試流程

步驟一、試樣制備

制備規(guī)則的矩形條狀或圓截面棒狀試樣，通常為矩形截面的梁試樣。

1、對(duì)于彎曲響應(yīng)試驗(yàn)：

試樣長(zhǎng)度(L)大于40mm，L/t或L/d大于20。

試樣表面光滑平整，邊緣不倒角。

試樣質(zhì)量不小于5 g。

2、對(duì)于扭轉(zhuǎn)響應(yīng)試驗(yàn)：

試樣長(zhǎng)度(L)大于40，L/t大于20，b/t應(yīng)為5。

試樣表面光滑平整，邊緣不倒角。

試樣質(zhì)量不小于5 g。

步驟二、試樣質(zhì)量和尺寸的測(cè)量

使用符合規(guī)定的精度為1 mg的天平稱量試樣的質(zhì)量。

使用符合規(guī)定的精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣的兩端和中間的厚度和寬度，取平均值。

測(cè)量試樣的長(zhǎng)度。

步驟三、試樣的定位及激勵(lì)點(diǎn)定位

放置試樣在支撐框架上，使用尼龍線和橡膠支撐試樣，確保支撐點(diǎn)在振動(dòng)的拐點(diǎn)。

步驟四、彎曲振動(dòng)

將試樣平放在支撐框架上兩根水平拉緊的尼龍線上，兩根線的相對(duì)距離為(0.552+0.005)L。

試樣兩端伸出的長(zhǎng)度相等，激勵(lì)點(diǎn)可在試樣表面兩端或。

步驟五、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)

將試樣放在平行或十字交叉的兩個(gè)尼龍線上，確保交叉點(diǎn)位于試樣的中點(diǎn)。

確定好脈沖激勵(lì)器和信號(hào)互為對(duì)角的位置。

激勵(lì)的力值應(yīng)保試樣扭轉(zhuǎn)自由振動(dòng)。

步驟六、測(cè)量

啟動(dòng)檢測(cè)裝置(固體材料彈性性能測(cè)試儀)，輸入測(cè)得的試樣尺寸和質(zhì)量，設(shè)置儀器的基本參數(shù)。

啟動(dòng)激勵(lì)裝置，獲得一個(gè)阻尼自由振動(dòng)曲線。

通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算試樣振動(dòng)的固有頻率，得到彈性模量、剪切模量和泊松比等性能。

步驟七、計(jì)算

1、矩形截面梁試樣彎曲振動(dòng)動(dòng)態(tài)彈性模量計(jì)算

2、矩形截面梁試樣的動(dòng)態(tài)剪切模量計(jì)算

3、泊松比計(jì)算

注：對(duì)于各向同性材料，單性核量、剪切摸量以及湘松比存在上述關(guān)系，各相異性復(fù)合材料不適用上述關(guān)系。任何固體材料的治松比應(yīng)在0到0.5之間。

以上就是小編介紹的精細(xì)陶瓷彈性模量、剪切模量和泊松比測(cè)試的內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)韼椭?！如果您還想了解多關(guān)于陶瓷材料彈性模量、精細(xì)陶瓷彎曲強(qiáng)度試驗(yàn)方法和測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，固體材料彈性性能測(cè)試儀使用方法等問題，歡迎您關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言，科準(zhǔn)測(cè)控技術(shù)團(tuán)隊(duì)為您解答！

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