[发明专利]一种材料损耗因子测量的方法

摘要

本发明公开了一种材料损耗因子测量的方法，属于材料阻尼特性测量领域。该方法包括备两块同尺寸同材质的金属板；在其中一块金属板上敷设一层待测材料形成复合阻尼板；测量获得不同脉冲信号频率下复合阻尼板和金属板的弯曲波传播速度；计算阻尼层与金属层的杨氏模量比e；测量得到复合阻尼板结构损耗因子β；最后计算得到阻尼层的材料损耗因子η。本发明的有益效果是：结合结构损耗因子的测量和弯曲振动波速的测量，实现了多空腔阻尼材料自身材料损耗因子的测量，弥补了其他测量方法在质地软、多空腔阻尼材料阻尼测试上的不足，因此，该方法的提出有一定的工程意义，并且该方法的应用前景较广。

主权项

一种材料损耗因子测量的方法，包括如下步骤：步骤一：备两块同尺寸同材质的金属板；在其中一块金属板上敷设一层待测材料形成复合阻尼板；步骤二：在复合阻尼板的金属面一侧粘贴N个加速度传感器作为测点，N≥2，激振器在复合阻尼板的金属面一侧形成激励点，N个测点与激励点处于一条直线上；将频率为f的脉冲信号输入激振器，拾取复合阻尼板上N个测点的弯曲波信号，并去除边界反射波的干扰，利用希尔伯特变换得到弯曲波传递到复合阻尼板上N个测点的相位θ_i(i＝1,2…N)，根据公式Δt_i＝|θ_i‑θ_i+1|/(2πf)(i＝1,…N‑1)计算得到脉冲波从到达测点i和测点i+1的时间差Δt_i；测量测点i和测点i+1间距离Δd_i，利用公式$c=\frac{\underset{i=1}{\overset{N-1}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\mathrm{\Δd}}_i}{\mathrm{\Δ}{t}_i}}{N-1}$计算得到弯曲波在复合阻尼板上的传播速度c；通过改变脉冲信号频率获得对应多个频点下的弯曲波传播速度。同样用本步骤的方法对金属板开展波速测量，获得不同脉冲信号频率下金属板的弯曲波传播速度c₀；步骤三：根据公式计算阻尼层与金属层的杨氏模量比e$\frac{{\mathrm{mc}}^4}{m_0{c_0}^4}=\frac{1+2e(2h+3h^2+2h^3)+e^2{h}^4}{1+\mathrm{eh}}$式中，m、m₀分别为复合阻尼板和金属板的面密度，h为阻尼层与金属层的厚度比；步骤四：运用自由衰减法测量复合阻尼板振动衰减混响时间T₆₀，利用公式$\mathrm{\β}=\frac{2.2}{f{T}_{60}}$计算得到复合阻尼板在与步骤二中相同频率f下的结构损耗因子β。步骤五：材料损耗因子η计算将上述获得的结构损耗因子β、阻尼层与金属层的杨氏模量比e等参数代入公式$\mathrm{\η}=\mathrm{\β}\·\frac{\mathrm{eh}}{1+\mathrm{eh}}\frac{3+6h+4h^2+2e{h}^3+e^2{h}^4}{1+2e(2h+3h^2+2h^3)+e^2{h}^4}$获得待测材料的材料损耗因子η。