《声学与振动 弹性元件振动-声传递特性实验室测量方法 第5部分：弹性支撑件低频平动动刚度的驱动点测量方法GBT 22159.5-2017》全文详细解读

《声学与振动弹性元件振动-声传递特性实验室测量方法第5部分：弹性支撑件低频平动动刚度的驱动点测量方法GB/T22159.5-2017》全文详细解读contents目录1范围2规范性引用文件3术语和定义4原理5测量装置6测量方案的准则7测量过程contents目录8测量结果估算9记录内容10测试报告附录A(资料性附录)静态载荷-形变曲线附录B(资料性附录)测量不确定度参考文献011范围1范围标准适用范围本标准适用于弹性支撑件在低频范围内的平动动刚度测量，特别是在实验室环境下对振动-声传递特性的评估。它详细规定了测量弹性支撑件低频平动动刚度的驱动点方法，适用于各种需要精确测量弹性元件动态特性的场景。测量对象包括但不限于橡胶隔振器、弹簧支撑件、空气弹簧等弹性支撑元件。这些元件在机械系统、建筑结构、交通工具等领域中广泛应用，对系统的振动隔离和噪声控制起着关键作用。测量频率范围标准中明确指出了低频范围的具体界定，这通常与弹性元件的自然频率和实际应用场景中的振动频率范围相关。低频测量对于评估弹性元件在常规工作条件下的性能尤为重要。测量目的通过驱动点测量方法，准确获取弹性支撑件在低频范围内的平动动刚度值，为系统的振动分析、隔振设计、噪声控制等提供关键数据支持。同时，该标准还旨在促进不同实验室之间测量结果的一致性和可比性。1范围022规范性引用文件2规范性引用文件相关力学与声学标准在测量过程中，可能涉及力学性能的测试，如材料的弹性模量、阻尼系数等，以及声学的相关参数，如声压级、声功率等。因此，需要引用相关的力学与声学标准，以确保测量结果的准确性和可比性。测量仪器与设备标准对于测量过程中使用的各种仪器和设备，如激振器、力传感器、加速度计等，需要引用相应的仪器与设备标准，以确保测量设备的精度和可靠性。GB/T22159.1-2012声学与振动弹性元件振动-声传递特性实验室测量方法第1部分:原理与指南。该部分提供了弹性元件振动-声传递特性测量的基本原理和通用指南，为后续的测量方法提供了理论基础和框架。030201数据处理与分析方法标准：在获取测量数据后，需要进行数据处理和分析，以提取出有用的信息。因此，需要引用相关的数据处理与分析方法标准，以确保数据处理过程的科学性和规范性。这些规范性引用文件为《声学与振动弹性元件振动-声传递特性实验室测量方法第5部分：弹性支撑件低频平动动刚度的驱动点测量方法GB/T22159.5-2017》提供了必要的理论基础和技术支持，确保了测量方法的科学性和准确性。在实际应用中，应严格遵守这些规范性引用文件的要求，以确保测量结果的可靠性和有效性。2规范性引用文件033术语和定义弹性支撑件指能够在受到外力作用时发生弹性变形，并在外力去除后恢复原始形状和尺寸的元件。在振动和声学系统中，弹性支撑件常用于隔离或传递振动能量。3术语和定义低频平动动刚度描述弹性支撑件在低频范围内，对平动（即直线运动）振动的抵抗能力。它是衡量支撑件在特定频率下，对振动位移与引起该位移的力之间关系的物理量。驱动点测量法一种实验方法，通过在弹性支撑件的输入端施加力并测量由此产生的振动，来计算支撑件的动刚度。在测量过程中，支撑件的输出端被阻滞，以确保测量的是输入端的局部响应。在进行动刚度测量之前，对弹性支撑件施加的初始载荷状态。预载荷的存在会影响支撑件的刚度和阻尼特性，因此在测量过程中需要明确并控制预载荷条件。预载荷条件指弹性元件在振动系统中传递振动能量的能力。它受到元件的材料、结构、尺寸以及工作环境等多种因素的影响。在声学领域，振动传递特性对于控制噪声和振动传播具有重要意义。振动传递特性3术语和定义044原理4原理定义与背景GB/T22159.5-2017标准详细规定了弹性支撑件在低频平动模式下的动刚度驱动点测量方法。动刚度是衡量弹性元件在动态载荷下抵抗变形能力的重要参数，对于振动与声学系统的设计与分析至关重要。测量原理该方法基于驱动点测量技术，即在弹性支撑件的输入端施加激励力，并同时测量该端的振动响应。通过输入力与输出振动之间的关系，可以计算出支撑件的动刚度。在低频范围内，这种测量方式能够准确反映支撑件的动态特性。特定预载荷条件标准中强调了测量需在特定预载荷条件下进行，这是为了确保测量结果的一致性和可比性。预载荷的设置应考虑到实际应用场景中的载荷情况，以模拟真实工作环境下的支撑件性能。实验步骤实验步骤包括安装弹性支撑件、施加预载荷、在输入端施加激励力并记录振动响应、处理数据并计算动刚度等。在实验过程中，需严格控制实验条件，如温度、湿度等，以减少外部因素对测量结果的影响。数据处理与分析通过采集到的输入力与输出振动数据，可以绘制出频响函数曲线。频响函数曲线反映了支撑件在不同频率下的动刚度特性。进一步的数据处理和分析可以提取出关键参数，如共振频率、阻尼比等，为系统设计与优化提供重要依据。4原理055测量装置5测量装置激振装置用于在弹性支撑件上施加激励力，产生振动。该装置应能够精确控制激励力的大小和频率，以满足不同测量需求。激振装置通常包括激振器、功率放大器和信号发生器，能够产生稳定、可调的振动信号。测量传感器用于测量弹性支撑件在振动过程中的力和位移。常用的测量传感器包括力传感器和位移传感器。力传感器用于测量输入端的激励力，而位移传感器则用于测量输出端的振动位移。这些传感器应具有高灵敏度和高精度，以确保测量结果的准确性。数据采集系统用于实时采集和处理测量传感器输出的信号。数据采集系统应具备高速采样、多通道同步采集和实时数据处理能力，以便准确记录和分析弹性支撑件在振动过程中的动态响应。同时，系统还应具备数据存储和导出功能，便于后续的数据分析和处理。支撑与固定装置用于确保弹性支撑件在测量过程中保持稳定和固定。支撑装置应能够模拟实际使用条件下的支撑条件，以减少测量误差。固定装置则用于将弹性支撑件牢固地固定在测量平台上，防止其在振动过程中发生移动或变形。这些装置的设计应充分考虑测量精度和稳定性要求。校准与验证设备用于对测量装置进行校准和验证，以确保测量结果的准确性和可靠性。校准设备包括标准力源、标准位移源等，用于对力传感器和位移传感器进行校准。验证设备则用于对整个测量系统进行综合验证，以评估其测量性能和稳定性。通过定期校准和验证，可以确保测量装置长期保持高精度和可靠性。5测量装置066测量方案的准则6测量方案的准则输入端力与振动测量测量方案的核心在于对输入端的力和振动进行精确测量。这要求采用高灵敏度的传感器和稳定的测量系统，以捕捉微小的力和振动变化，从而准确反映弹性支撑件的动态特性。输出端阻滞处理在测量过程中，需确保弹性支撑件的输出端处于阻滞状态，即输出端无自由振动或位移。这可以通过机械约束或阻尼装置实现，以消除输出端对测量结果的影响。预载荷条件设定在进行弹性支撑件低频平动动刚度的驱动点测量前，需明确并设定特定的预载荷条件。预载荷的选择应基于实际应用场景，确保测量结果的有效性和准确性。030201数据处理与分析测量得到的数据需经过严格的处理与分析，包括滤波、去噪、校准等步骤，以确保数据的准确性和可靠性。同时，需采用合适的数学模型和算法对动刚度进行计算和评估。6测量方案的准则重复性与再现性验证为提高测量结果的可靠性，需进行重复性和再现性验证。这包括在不同时间、不同操作人员、不同测量设备条件下进行多次测量，以评估测量结果的稳定性和一致性。安全规范与环境保护在整个测量过程中，需严格遵守安全规范和环境保护要求。这包括确保测量设备的安全运行、防止人员伤害、减少对环境的影响等。同时，需对测量过程中产生的废弃物进行合理处理。077测量过程7测量过程预载荷条件设定在进行弹性支撑件低频平动动刚度的驱动点测量前，需根据标准规定设定特定的预载荷条件。预载荷的施加应确保支撑件处于稳定的工作状态，以模拟实际使用中的受力情况。输入端力与振动测量在弹性支撑件的输入端施加激励力，并同时测量该端的振动响应。这一步骤是获取支撑件动态特性的关键，通过精确的力和振动测量，可以为后续动刚度的计算提供可靠数据。输出端阻滞处理为了准确测量输入端的动刚度，需要在弹性支撑件的输出端进行阻滞处理，以消除输出端振动对测量结果的影响。这一步骤确保了测量结果的准确性和可靠性。根据输入端的力和振动测量数据，利用驱动点测量法的原理，计算弹性支撑件的低频平动动刚度。动刚度的计算涉及复杂的力学和振动分析，需严格按照标准规定的方法进行。动刚度计算对计算得到的动刚度结果进行验证和评估，确保其符合标准要求。如有必要，可进行多次测量并取平均值以提高结果的准确性。同时，还需对测量过程中可能出现的误差进行分析和修正。结果验证与评估7测量过程088测量结果估算动刚度计算根据驱动点测量法，动刚度（K）的计算基于输入端的力和振动测量值。通常，动刚度定义为在特定频率下，单位位移所需的力。计算公式可能涉及力（F）与位移（x）的比值，或更复杂的动态响应函数。误差分析测量结果估算过程中需进行误差分析，以评估测量不确定度。误差来源可能包括测量设备的精度、环境条件的波动、试样的安装与固定方式等。通过统计方法（如标准偏差、置信区间等）量化误差，确保测量结果的可靠性。8测量结果估算数据拟合与模型验证对测量数据进行拟合处理，以建立动刚度与频率之间的数学模型。通过比较拟合曲线与实验数据的一致性，验证模型的准确性。此外，还可利用模型预测不同条件下的动刚度值，为实际应用提供参考。结果报告与解释测量结果估算完成后，需编制详细的结果报告。报告应包括测量条件、实验数据、计算过程、误差分析、模型验证等内容。同时，对结果进行合理解释，说明动刚度的物理意义及其对弹性支撑件性能的影响。8测量结果估算099记录内容9记录内容测量设备与仪器列出所有用于测量的设备与仪器，包括力传感器、振动传感器、信号发生器、数据采集系统等，并注明其型号、精度及校准状态，确保测量结果的可靠性。实验步骤与操作详细记录实验的具体步骤和操作过程，包括安装弹性支撑件、施加预载荷、启动测量设备、采集数据等。特别要强调关键步骤的操作要点和注意事项，以避免实验误差。实验条件与准备详细记录实验环境的温度、湿度等条件，确保实验结果的准确性。同时，明确弹性支撑件的规格、型号及预载荷条件，为实验提供基础数据支持。0302019记录内容数据处理与分析介绍数据处理的方法，包括滤波、去噪、傅里叶变换等，以及动刚度的计算方法。同时，分析实验结果，讨论预载荷、频率等因素对动刚度的影响，为实际应用提供参考。实验结论与验证总结实验结果，得出弹性支撑件低频平动动刚度的具体数值或范围。通过与理论计算或其他实验结果的对比验证，评估实验方法的准确性和可靠性。误差分析与改进措施分析实验过程中可能存在的误差来源，如设备精度、操作不当等，并提出相应的改进措施。同时，讨论实验方法的局限性，为未来的研究提供方向。实验报告与文档强调实验结束后应编写详细的实验报告，包括实验目的、原理、条件、步骤、数据、结果、结论等所有关键信息。同时，整理实验过程中产生的所有文档和资料，以备后续查阅和验证。9记录内容“1010测试报告测试目的与范围明确测试旨在评估弹性支撑件在低频平动条件下的动刚度特性，涵盖特定预载荷条件下的驱动点测量方法。测试设备与仪器列出所有用于测试的设备，包括力传感器、振动测量仪、信号发生器、数据采集系统等，确保设备精度符合标准要求。10测试报告测试步骤与方法：样品准备与安装：详细描述样品的预处理、安装及预载荷施加过程，确保测试条件的一致性。10测试报告驱动点测量法实施：阐述在输出端阻滞条件下，通过输入端施加激励并测量力与振动响应的过程，包括激励信号的选择、数据采集与处理等。动刚度计算根据测量数据，采用合适的算法计算弹性支撑件的动刚度，并给出计算公式及参数说明。10测试报告测试结果与分析：10测试报告数据展示：以图表形式展示测量得到的力与振动响应曲线，直观反映动刚度特性。结果对比：将测试结果与理论预测值或标准值进行对比分析，评估样品性能是否符合要求。附录包括测试原始数据、计算过程、参考文献等补充材料，供进一步分析或验证使用。误差分析讨论测试过程中可能引入的误差来源，如设备精度、环境干扰等，并提出改进措施。结论与建议基于测试结果，给出关于弹性支撑件低频平动动刚度特性的结论性评价，并提出改进设计或生产工艺的建议。10测试报告11附录A(资料性附录)静态载荷-形变曲线定义与目的静态载荷-形变曲线是描述弹性支撑件在静态载荷作用下，其形变随载荷变化关系的图形表示。该曲线对于理解弹性支撑件的基本力学特性、评估其承载能力及预测其在不同载荷条件下的行为至关重要。附录A(资料性附录)静态载荷-形变曲线测量方法：加载与测量：在实验室条件下，对弹性支撑件施加一系列逐渐增加的静态载荷，同时精确测量每个载荷点对应的形变值。加载过程应缓慢且均匀，以确保测量结果的准确性。数据记录：将每个载荷点及其对应的形变值记录下来，形成一系列数据点。这些数据点将用于绘制静态载荷-形变曲线。附录A(资料性附录)静态载荷-形变曲线曲线绘制：坐标轴设定：横坐标表示静态载荷（通常以牛顿N为单位），纵坐标表示形变（通常以毫米mm为单位）。曲线拟合：利用记录的数据点，通过曲线拟合技术（如线性回归、多项式拟合等）绘制出静态载荷-形变曲线。曲线的形状和斜率反映了弹性支撑件的刚度特性。附录A(资料性附录)静态载荷-形变曲线附录A(资料性附录)静态载荷-形变曲线010203曲线分析：线性段：在曲线的初始阶段，通常表现为线性关系，即形变与载荷成正比。这一阶段反映了弹性支撑件的线性刚度特性。非线性段：随着载荷的增加，曲线可能逐渐偏离线性关系，进入非线性段。这一阶段表明弹性支撑件的刚度随载荷变化而变化，可能涉及材料的非线性行为或结构的几何非线性。极限点在某些情况下，曲线可能达到一个极限点，此时弹性支撑件发生破坏或无法继续承受更大的载荷。极限点的存在对于评估弹性支撑件的承载能力具有重要意义。附录A(资料性附录)静态载荷-形变曲线应用与意义：性能评估：通过对不同弹性支撑件的静态载荷-形变曲线进行比较分析，可以评估其性能优劣并优化设计方案。设计参考：静态载荷-形变曲线为弹性支撑件的设计提供了重要参考依据。设计师可以根据曲线的形状和斜率选择合适的材料、结构和尺寸以满足特定的力学要求。故障诊断：在实际应用中，通过观察弹性支撑件的静态载荷-形变曲线是否发生异常变化（如斜率突变、极限点降低等），可以及时发现并诊断潜在的故障问题。附录A(资料性附录)静态载荷-形变曲线12附录B(资料性附录)测量不确定度测量不确定度是与测量结果相关联的一个参数，用于表征合理赋予被测量值的分散性。它反映了测量水平的高低，是评价测量结果质量的重要指标。定义测量不确定度是衡量测量过程是否持续受控、测量结果是否能保持稳定一致的关键参数。在报告物理量测量结果时，必须给出相应的不确定度，以增强测量结果的可信性和可比性。重要性测量不确定度的定义与重要性随机性来源包括测量条件的不充分性，如环境因素的微小变化、测量仪器的随机误差等。系统性来源涉及测量原理、方法、仪器性能等方面的局限性，以及人为因素如操作不当、读数误差等。测量不确定度的来源A类评定基于统计分析的方法，通过对同一被测量进行多次重复测量，计算测量结果的算术平均值和标准差，从而评定测量不确定度。B类评定测量不确定度的评定方法基于经验、信息或其他非统计方法，如根据校准证书、仪器说明书、以前测量的经验数据等，对测量不确定度进行评定。0102扩展不确定度为提高测量结果所在区间的可信程度，通常将合成标准不确定度乘以包含因子（扩展因子），得到扩展不确定度，并以置信区间的形式表示。标准不确定度以标准偏差表示，分为A类标准不确定度和B类标准不确定度。合成标准不确定度当测量结果由多个输入量共同决定时，需将各输入量的标准不确定度进行合成，得到输出量的合成标准不确定度。测量不确定度的表示与报告GB/T22159.5-2017标准中明确规定了弹性支撑件低频平动动刚度的驱动点测量方法，并强调了测量不确定度评定的重要性。在实际应用中，应严格按照标准要求进行测量和不确定度评定，以确保测量结果的准确性和可靠性。测量不确定度在标准中的应用报告测量结果时，应同时给出测量值和相应的不确定度信息，以便用户正确理解和使用测量结果。随着测量技术和方法的不断发展，测量不确定度的评定方法也在不断完善和更新，因此在实际应用中应关注相关领域的最新动态和技术进展。在进行测量不确定度评定时，应充分考虑各种影响因素，确保评定的全面性和准确性。注意