机械损耗因素及动态弹性模量

DIN53513机械损耗因素及动态弹性模量范围和应用领域这个标准在非谐振频率下显示受迫振动时确定弹性体（动态）的一种方法，在周期性条件下，建立的弹性可用于预测橡胶的性能，例如，用于轮胎，机器零部件（离合器踏板）以及防震器。在已知频率，拉力和压力的条件下，这种方法允许测量动态属性。作为温度变化的因素，性能多变的测量可以直接转换范围。在大多数情况中，由于第5种因素弹性模量温度上升。多变的测量为温度变化的因素，包括弹性模量的温度。可使用DIN53545提到的扭力摆锤试验，这种试验是基于自由下降高度阻止摆动，通常这种频率是易变的。概念2.1压力和拉力根据受迫振动来进行试验，分别在恒定的压力m（特指压力幅度）内进行试验，频率的正弦励磁f,压力，（1）（特指指定的压力）和多变的压力，根据给定的条件定义以下等式:m+a*sinWt例：m给定的压力压力幅度aw角频率（3=2nf）t时间在线性范围内的拉力材料（通常是小压力r=rm+rjsin（wt-0）a）,取决于\2），给出以下等式:m例:rm给定的拉力ra拉力幅度0损耗角零件的拉力幅度r而滞后.随着时间的变化而变化，因此可有相同频率的拉力，但会由于损耗角0注：这里所给的压力和拉力适用于屈服状态,类似于”引义”（2.2）Time，t图1拉力和压力周期表2.2损耗因素和弹性模量在动态拉力条件下，为了能够定义材料的弹性体，必须给定两个性能，机械损耗因素和动态弹性模量损耗因素定义如下d=tan6 (3)无论是0还是(0/3)，都能给出拉力落后压力的数据(图1),根据负荷的种类，分别将在动态屈服模量,IG*I,法向模量,IE*I,进行(拉伸或压缩),前者，IG*|顼a/ra ⑷是在摆动条件下，制取试样的屈服强度的标准,是绝对的弹性模数值(DIN53535)所给的动态法向模数等式|E*I=Oa/£a(5)无论是压力。还是拉力£(拉伸，压缩)，都是在摆动的条件下,制取试样的动态拉伸或耐压强度的标准，是绝对的法向模数(DIN53535)损耗因素是根据应用于剪切和拉伸的等式(3)定义的2.3阻尼阻尼是试样在动态变形期间，机械能损耗转换为热能,每个负荷周期的能量损耗是纯阻尼AW，每个单位体积的损失值是具体的能量损耗.W(53535)，与损耗角。有关的等式TOC\o"1-5"\h\zW=nrtsin0 (6)拉伸相对应的等式： 33W=n£aZaSin0 (7)在压力-拉力表中,W与椭圆形区域相等(图2,应用于屈服).压力单位MPa或N/mm2,W单位Nmm/mm3Strain，yStrain，y图2压力-拉力表2.4形状因素，波形因素DIN53535中提到，拉力非同质的效果，在形状不适用的情况下，制取试样可以通过形状因素,3,来均衡.当损耗因素主要是试样尺寸大小时，恒等值不会达到动态模数，除非在同一形状的试样上进行测量.在屈服状态下,弹性屈服模数(8)IG*I=1/3g・ta/ra(8)便于测量任何形状的试样. 33如果试样的长度(或厚度)由Lo标注,直径由do标注，在一个方型的横剖面上，边缘长度bo,形状因素都取决于do/Lo或bo/Lo,在不需要修正的情况下，如果比率相差很大，形状因素,3rG,趋向于单一，概括来说，如果do/Lo或bo/Lo均衡4次，形状因素，边缘长度也将均衡,在方型的横剖面上意味着bo与四次Lo是均衡的.在所有特定形状试样拉伸状态下,法向模数由以下等式给出:TOC\o"1-5"\h\z旧料=1/E-严a (9)对于圆柱形试样，E由以下等式给出：E=1+B(do/Lo)n (10)无论是B还是n都实验性的确定了IE*I的性能.如果do/Lo的比率相等，试样的直径与它的高度相等，估约E=1.1,a=1.1IE惟a(DIN53535和[1][2]).等式(5)仅适用于do/Lo较低的比率.严格上讲,do/Lo应趋向于0. 3注：作为弹性的特性,弹性模数主要取决于形状，如果适应形状因素，在拉伸状态下，归纳为do/Lo到0,在屈服状态下,do/Lo-8或bo/Lo-8.对于不可压缩的材料(例如在变形时仍能保持恒量的橡胶).在IE*Ido/Lo-0或IG*Ido/Lo-0之间有以下等式关系IE*Ido/Lo-0=3IG*Ido/Lo-0 (11)即:法向模数值是屈服模数的三倍.指示，指定确定高弹性的方法，显示在非谐振频率下的受迫振动(A).检验设备能够测量力度，同时在试样上能显示恒定的拉力的设备可用于实验.在圆柱体上制取试样的状态下拉伸，设备能够测量力度或拉力以及保持他们的恒量，同时在试样上显示已知拉力和正弦拉力,设备不仅可以测量力度和拉力，而且可以阻止或计算粒度和拉力间的损耗角，并且他允许试样的条件如6.2中所描述的样品检验设备如下所示(图3):包括可调整的异常状况，粒度和拉力的测量系统，制取试样要根据给定的力度和拉力,在恒定时间内,对异常位置进行调整，异常变形的自转周期频率为10Hz.1将被剪切的试样 2测量温度值 3条件室4可调的异常状况 5测力设备 6测量位移设备图3样品测试示意图屈服条件，当给定的力度为0时，应被划分的力度F阻止了试样的偏折s(图4).损耗因素tan6，正切函数可从椭圆区域计算,使用等式(17)，弹性屈服模数,IG*I，将从等式(16)中计算.

图4剪切条件下力一位移图在拉伸的条件下，试样变化的长度La和给定的试样长度Lm应被测量,划分的F阻止了L,如图5所示，产生椭圆，这个椭圆以及他倾斜的区域再次用等式(20)和(25)来计算它们各自的(5和IE*I. ' LmExtension,L图5拉伸条件下力-位移图试样和试样汇编5.1标准建议用平行六面体和圆柱体制取试样,do/Lo或bo/Lo的高比率试样将被用于剪切测量以及do/Lo低比率的拉伸测验，只要合适，试样将通过溶接，与金属板坚固的连接起来.试样表面的溶接面不会滑动，阻止了再生.建议用三个片断进行测验.由于温度的作用，当动态属性确定时，一个试样完全也是可以的5.2屈服测验试样适宜方型横剖面的试样,bo/Lo的比率为4,厚度Lo为4mm,边缘长度bo为16mm.试样的厚度决不能小于3mm或大于7mm.两个夹层的试样被确认是比较适宜的(图6)

5.3拉伸测验试样适宜圆柱体的试样，直径do10mm,长度Lo10mm,因此do/Lo的比率相同.*横剖面Ao=bo2或do2/4注：当圆形横剖面的标尺延伸时，元素朝标尺轴的方向延伸，并且横向收缩，在拉力下是正面拉伸，挤压下则相反.过程和评估6.1试样尺寸测量在测试之前，分别确定试样断面Ao和厚度Lo的准确性为±2%和土1%.测试在23±2°C内进行,DIN53534给定的20KPa轮尺压力的测厚计，硬度335,10KPa轮尺压力的测厚计，硬度<35.试样在汇编的状态下屈服测试（图6）,接下来的程序应通过胶合剂连接起来或使终板硫化.试样在硫化或溶接前，金属零件的厚度d1，d2，d3应被测量，试样汇编形成后，厚度d4应被确定，给定的高度Lo等式,如下：Lo=1/2[d4-(d]+d2+d3)] (12)所完成试样汇编的断面应该被确定下来在压力下，试样的体积,V。应在Ao和Lo的前提下列等式，如下Vo=Ao-Lo (13)6.2条件统一和稳定温度不可能在短时间内实现，而长时间适应高温可校正弹性体的特征.测试结果也是试样适应的一种表现方式.相应的，执行的所有相关细节都将被记录下来.尤其是，无论是什么温度，以什么方式都可以进行测量.试样需要一个时间来适应每个温度.为了实现可再生，推荐6.2.1和6.2.2中描述的两种类型6.2.1恒温测验不强调试样必须在10分钟内适应炉和测量设备.在负荷状态下，给定的较小拉力需适应牢固加紧终板之间的试样阶段.接下来是振动应力，充足的拉力和力度应用于负荷状态前.状态保持的同时，弹性特征应如6.3中描述的.1，2,5分钟后，将使用安装在与热量绝缘，与试样连接的金属板上的传感器测量,在5分钟的测量时间段内，传感器上显示的上升温度不应该超过1°C,拒此，测试的持续时间将缩短或在更小的幅度内进行在标准条件下，如果测试的对象想出现再生的效果，将在70C进行测验.6.2.2温度稳定上升的测量关于确定弹性体特征的温度依赖性，权宜之计是从最低值到最高值增加它的温度稳定性试样应该尽快冷却到最低温度,没分钟最适宜的比率为10C-20C.在拉伸测验状态下的同时，试样仍在规定的温度内，将应用所给定的拉力和力度.紧接着，试样应在最低温度内适应10分钟.最初没有动态压力的应用，一旦动态压力应用，温度将一每分钟1C的比率上升，弹性特征的测验如6.3中每2C或3C描述的那样.尽可能使用在6.2.1中涉及的传感器测量来达到所需的温度,最低和最高温度的极限应在报告中陈述.6.3弹性特征的确认6.3.1屈服模量和损耗因素的确认测量将以10Hz的频率进行,与给定的章节6.2一致,拉力在测量期间应保持恒定，建议ra为0.06+0.006:ra=Sa/Lo (14)无论是Sa偏离还是Lo偏离,都是标准厚度.应用相关联的Fa,测量压力=Fa/2Ao (15)a同时屈服模量也将得到IG*I=FaLo/2AoSa(16)等式(16)中的两个元素允许两个试样以夹层式结合.在力度位移图中(图4)tan6确定在椭圆形区域内，这与Aw(2.3)是等效的，将得出如下等式:TOC\o"1-5"\h\zAw=nFaSasinS (17)这个等式能计算出SinS和这里的tanS注：区域Aw与具体的能量损耗W(2.3中定义)有关，如下等式：Aw=W.Vo (18)据夹层式汇编，所给容积为：Vo=2(Ao.Lo) (19)6.3.2法向模数，IE*I，和tanS负载的确定测量将以10Hz的频率f进行,与给定的章节6.2一致.

在测验期间，给定试样的长度Lm和高度La都应保持恒定，相关联的Fm和Fa都将被测量,或二者择一，Fm和Fa都应保持恒定,Lm和La的相应值也将测量.第一个状态中,Lm8.0mm,La0.2mm,硬度为35〜80.在5.3中描述的试样类型，值与给定的£m的20%和£a的2%等效.在第二个状态中，Fm60N,Fa40N:在5.3中描述的试样类型，值与给定的。m,约0.5MPa等效.如果试样的硬度低于50,Fm和Fa也随之下降.以至给定的拉伸力不会超过20%,用MPa的。和IE*I都基于试样的尺寸大小从以下等式计算：IE*I=(Fa/La).(Lo/Ao)(20)Fa:力度，单位Fa:力度，单位NLo:无应力试样长度单位mm给定压力。，压力。a,从以下等式计算：mZm_Fm/Ao(21)拉力£m和£a(两者尺寸)，将从以下等式计算:£m_(Lm-Lo)/Lo(23)Lm给定试样长度单位mmAo无应力试样切割面单位mm2TOC\o"1-5"\h\zZa=Fa/Ao (22)£a_La/Lo (24)绝对阻尼值,Aw在力度位移表的椭圆区域内(图5),，如下等式：Aw=nFaLasinS (25)Sin6和tanS也能够被计算出来,除了法向模量外,也可以通过。m计算静态模量：E=Zm/£m(26)或 E=(Fm/Ao)[Lo/(Lm-Lo)](27)注：IE*I的计算，压力与最初的断面有关，如果是出于计算的目的,计算恒定的容积和测量适宜的试样长度Lm.压力和相应的断面也有关.与容积相关的等式关系:AoLo=AmLm (28)如果出于Fm的目的，横剖面为Am,相应的试样长度为Lm.长度的变化因热膨胀一般可以被忽略.无论横剖面是最大值Amax还是最小值Amin，如果动态的压力是叠加的，有层理的，可供以下等式：Amax(Lm-La)=Amin(Lm+La)(29)当这种关系给纳入计算，计算静态模量和法向模量的的等式为：Ecorr_E(Lm/Lo) (30)IE*Icorr_IE*I{[Lm+(Fm/Fa)/La]/Lo}(31)注：£m>0时,Fm>0.£m<0时,Fm<0.计格上讲，这些都是假设关系：试样在终板上保持圆柱形,并且能够自由移动，然而，试样在受到压缩时通常不会在终板上滑动，中部也不会膨胀.不过，横剖面以上述元素来计算的话可被认作为圆柱形试样的横剖面.注2:在测量La时，应该确保结果不会影响测力计的拉力.如图3所示，以适当的方法用拉伸器测量达到某种效果，二者择一.确保测力计的拉力比试样的拉力小.否则，拉力X1是试样总拉力扣除拉力X2,就象等式(32),(33):1/tanS=1/tanS’-X1X2(1/sin6’) (32)S’测量的损耗角S校正的损耗角X]测力计拉力X2试样拉力加上测力计拉力La试样校正拉力6.3.3温度极限出于温度会转换的目的,DIN53545通过对模量的测量,建议形成弹性体的极限温度T『这种温度被定义为IG*I,由于因素L超出（23±2）°C，首选值5（或2.10.20.20.100）;极限温度是要标明的，例如T5注：应标注的极限温度是测试条件的变化因素，可采取DIN53513中所描述的工艺规程.尤其是频率的下降导致相应的极限温度下降.如果须检测的材料没有着重于10Hz的频率，可进行低频率的测试（例1Hz）.于静态应用,将使用DIN53548给定的Gehmann测试检验报告检验报告涉及的标准如下：a） 试样详情-被测弹性体的类型-所知连接和硫化条件的规划-试样准备方法（浇注或切割）-弹性体金属黏结类型（胶合剂或硫化）-预处理的详细资料b） 测试条件-仪器的简短描述-压力类型（屈服或拉伸）-测试频率fHz-条件（状态1或2）-测试温度C（仅用于状态1）-最小和最大测试温度（仅用于状态2）-拉力（ra或£a）,压力（ta或。a）单位MPa-给定的拉力£匚或给定的压力。m单位MPa（仅在拉伸状态下测量）c） 测试结果-试样编号-试样尺寸:Lo,mmAo,mm2,o/Lo或bo/Lo的比率-屈服模量IG*I或法向模量IE*I单位MPa-损耗因素tan6-如温度依赖性的测量以执行（状态2）IG*I或IE*I和tan。是温度变化的因素-极限温度TLCd） 标准的任何偏差e） 测试日期标准和其他相关文件DIN53445聚合物材料测试,扭力摆锤测试DIN53534橡胶和弹性体测试，试样的线性尺寸和完工零件的确认DIN53535橡胶和弹性体动态测试，原理，原则，操作方法DIN53545弹性体低温性确认，原理和测试方法DIN53548通过模量和温度测量确定弹性体的转换性(Gehmann测试)ISO2856:1981弹性体;动态测试的所有设备ISO4664:1987橡胶;硫化动态属性分类目的的确认(正弦曲线屈服拉力)⑴佩恩,A.R;斯科特,J.R橡胶工程设计，伦敦:Maclarenandsons,Ltd.,1960,143.⑵弹性属性是由动态测验确认的其他相关标准和文件DIN53502弹性测试和弹性体涂层的样本准备测试硫化件的阻尼和疲劳强度测试器的深化是为了衰减聚合物的性能,材料有弹性和黏弹性，德国材料检验协会前版DIN53515:11.44,12.62x,08.78:01.83.增补，修订与1983年1月所编辑