GBT 2105-1991 金属材料杨氏模量、切变模量及泊松比测量方法 (动力学法).pdf

免费标准?(www.freb.nmet)标准最全面中华人民共和国国家标准金属材料杨氏模量、切变模量及泊松比测量方法GB/T2105-9(动力学法)代替1586-79Metallic material-standard test methodGB210580for the Youngs modulus, shear modulus and Polson s ratio(Dynamic method)1主题内容与逅用范围本标雅规定了金属材料杨氏模量、切变模星及泊松比动力学测量方法的术语定义、测量原理、测量器县、变温装置、试样、测试条件与操作、数据处理、检测精度及试验报告的要求本标准适用于-1951200间材质均匀的金属材料的动态杨氏模量、动态切变模量及动态泊松比的测量。除命属材料外,还遁用于包括玻璃、玻璃陶瓷及磯和石墨材料在内的材质均匀、各向同性或各向异性的其他固体材料性能的检测。2引用标准GBn280弹性合金领域内的物理特性和物理量术语与定义(B1423贵金属及其合金密度测量方法GB8170数值修约规则GB8653金属杨氏模量、弦线模量、切线模量和泊松比试验方法(静态法)3术语、定义及符号3.1弯曲振动与横振动若奷或管振动的方向与其长度方向垂直且处于水平面内,则称这种振动为横振动。若上述振动处于垂而内,则称为夸曲振动。在两端自由的状态下,试样的这两种基频振动如图1所示。在这两种振动模式下杨氏模量与试样共振频率间的关系是相同的,通常不子区分视动方方节点0.224224节点图1两端自由杆的横向与弯曲基频共振(a)一横振模式(顶视图);(b)弯撮模式(侧祝图)3-2扭转振动若杆或管中每一横截均做绕其长度轴线的相对扭转振动,则把杆的这种整体振动称为扭转振动,国家技术监督局1991-11-06批准1992-07-01实施免费标准网(www.feeb.net)无需注册即可下载免费标准?(www.freb.nmet)标准最全面GB/T2105-91见图2。节点图2杆的扭转基频共振3节点处于共振状态的杆中,位移恒为零的位置。3.4共振频率引致试样产生共振的外加强迫力的振动频率,以符号f表示,单位为Hz。对于包括金属材料在内的滞弹性体,可忽略共振频卒与固有颍率之间的差异。3.5杨氏模量弹性变形范围内正应力与相应正应变的比值,以符号E表示,单位为Pa3-6切变模量亦称刚性模量,弹性变形范圃内的切应力与相应切应变的比值”,以符号G表示,单位为Pa。注:1)由试验中的去除和施加应力的时间在几百微秒的量级上,相对于准静态过程所测的模量,这种模量称为动态模量。这个过程几乎是在绝热条件下进行的,故所得模量称绝热棋覺3.7泊松比均匀分布的轴向应力作用下,相应的横向应变与轴向应变之比的绝对值,以符号R表示。本量无量由动态杨氏模量和动态切变模量所确定的泊松比称为动态泊松比。对于各向异性材料,仿此定义的数值称为等效泊松比。3.8弹生模量杨氏模量与切变模量(刚性模量)的统称9试样厚度与宽度在弯曲(横)共振状态下,将本标准中平行振动方向上的试样尺寸称为厚度,以符号表示,单位为nm;垂直振动方向上的试样尺寸称为宽度,以符号b表示,单位为mm;见图3。振动方向振动方向A?3弯振试样的厚度与宽度免费标准网(www.feeb.net)无需注册即可下载免费标准?(www.freb.nmet)标准最全面GB/r2105-914方法概要4.1测量原理试样的机械共振频率由材料的弾性模量、密度和试样的几何尺寸确定。因此,试样的几何尺寸、密度和确定模式与级次的机械共频率被测定出来,材料的动态蝉性嫫即可求出4.2方法选择改变对试样的支撑及能量糰合方式,可分别使试样处于弯曲(横问)的、纵向的及扭转的共振状态检测试样在前两种模式下的共振频率,均可完成对相应材料动态杨氏模量的测定:检测后一种模式下的共振频率,可完成动态切变模量的测定;掘弯曲共振频率和扭转共振频率、可完成动态泊松比的测定。当以悬丝耦合共振法米进行测量时,试样的振幅较大,共振判别支撑的影响易悱除,振动长度易精确测定,且有较宽的温度适用范,推荐采用这种检测方法4.3基本公式4.3.1弯曲共振检测基本公式做弯曲共振的杄、管的动态杨氏模址与共振率间的关系是784X10(K,)式中:E动态杨氏模量,Pa;Knl一一由边界条件和振动级次所决定的常数,无量纲试样长度试样的阿转半径:mmp一一试样的密度,g/cm一振动级次为时试样的共振频率振动级次为z时山材料的泊松比和试样的回转半径与长度的比值以炇截面形状所决定的修正系数,无量纲圆杆、管的修正系数。与泊松比,回转半径与长度的比值r/问的关系是(K /(sin(K,)I sinh(K, i)r=116inh(K。1)K,1)10+15+1 (.4)sin(K,4)sinh(k,)48(1+!)sin(Kl)-sinh(K, 4)上述表达式中,振动级次n为奇数时取加号,为偶数时取减号。在?端自由状下,当杆、管做基频n=1)弯曲共振时E=7,88706X10(3)式中各物理量符号的含义及单位同式(1);对丁直径为d(m)的圆杆,模星以吉恤为单位时:619310(4)对于外径为d1(mm)、内径为da(mm)的圆管,模量亦以吉帕为单位E=1.26193X0对于厚度为h(mm)的矩形杆、模量E以吉帕为单位:E=0.94645X10免费标准网(www.feeb.net)无需注册即可下载