專利名稱：一種拓展測試頻率外粘彈性材料動態(tài)力學(xué)試驗數(shù)據(jù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測試技術(shù)中一種拓展測試頻率外粘彈性材料動態(tài)力學(xué)試驗數(shù)據(jù)的方法。
背景技術(shù)：
由于目前測試方法的局限性，很難在較寬的頻率范圍內(nèi)準(zhǔn)確地描述材料的動態(tài)力學(xué)性能，拓展粘彈性材料的測試頻率一直是努力的方向。利用數(shù)學(xué)方法拓展試驗數(shù)據(jù)的頻率范圍是一種有效的方法。利用粘彈性材料的溫-頻疊加原理，將頻率和溫度對材料動態(tài)力學(xué)性能的影響綜合考慮，制作主曲線圖，預(yù)測材料在較寬的溫度和頻率范圍條件下的動態(tài)力學(xué)性能數(shù)據(jù)，這種方法早在20世紀(jì)70年代已經(jīng)被美國空軍采用，現(xiàn)在已經(jīng)成為美國國家標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)。目前的其它數(shù)學(xué)模型使用的也越來越多，如RT模型、M-RT模型等，另外還有神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，多項式分?jǐn)?shù)模型等方法。但這些方法都有各種局限性，如制作主曲線時需要移動數(shù)據(jù)會產(chǎn)生誤差，另外模型中的參數(shù)沒有明確的物理意義，難以對模型進(jìn)行分析， 且對模量數(shù)據(jù)和阻尼因子數(shù)據(jù)分別處理，割裂了兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種拓展測試頻率外粘彈性材料動態(tài)力學(xué)試驗數(shù)據(jù)的方法，更加有效的解決粘彈性材料動態(tài)力學(xué)性能的模擬和預(yù)測問題，保持模量數(shù)據(jù)和損耗因子數(shù)據(jù)的內(nèi)在聯(lián)系，同時提供物理意義明確的參數(shù)便于分析研究和工程應(yīng)用。為了實現(xiàn)解決上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
本發(fā)明的一種拓展測試頻率外粘彈性材料動態(tài)力學(xué)試驗數(shù)據(jù)的方法，所拓展的是指直接測試頻率范圍以外的動態(tài)力學(xué)性能數(shù)據(jù)，動態(tài)力學(xué)性能數(shù)據(jù)可以是粘彈性材料的復(fù)楊氏模量、復(fù)剪切模量或復(fù)體積模量；這三種復(fù)模量都由實部儲能模量和虛部損耗模量組成，復(fù)楊氏模量、復(fù)剪切模量或復(fù)體積模量都可以用 Ε\ω)表示，其儲能模量用表示、損耗模量用Ε"(ω)表示，則壙(釣可以用ΕΗω)和 『(φ)表示為
公式(權(quán)利要求
1. 一種拓展測試頻率外粘彈性材料動態(tài)力學(xué)試驗數(shù)據(jù)的方法，所拓展的是指直接測試頻率范圍以外的動態(tài)力學(xué)性能數(shù)據(jù)，動態(tài)力學(xué)性能數(shù)據(jù)可以是粘彈性材料的復(fù)楊氏模量、復(fù)剪切模量或復(fù)體積模量；這三種復(fù)模量都由實部儲能模量和虛部損耗模量組成，復(fù)楊氏模量、復(fù)剪切模量或復(fù)體積模量都用表示，其儲能模量用SX的表示、損耗模量用β'·(φ)表示，則f ( )可以用F(OJ)和(勸表示為公式(1): Ε Φ)=Ε'(Φ)+ΙΕ"(Φ)損耗因子tan 5表示為c B" (ω) 公式(2): tan 5 r ‘B1 (ω)采用公式(3)和(4)來模擬和預(yù)測粘彈性材料的動態(tài)力學(xué)性能{β「Εχ_公式(3): S'(rn) = Em公式(4): S'[1 + 2{ωτ)α €ο5(απ 2) + _2a f/3 E )sm(-Bff)jOtan <5[1 + 2( r)K cos(mr/ 2) +fn式中5用公式(5)表示，公式(5): ^tan-f _Ssm_Z)‘則損耗因子tan 5采用公式(6)表示為 公式(Ε"(Φ)(B0-EJsmi-E' (φ) [1 +cos(awf 2) + (ωτ)2α f/2 + (E0 — EJ cos(f&)上述公式中 為低頻端橡膠態(tài)平臺區(qū)模量，^高頻端玻璃態(tài)平臺區(qū)模量，SJ為角頻率，i為單位虛數(shù)，α為與損耗峰寬度相關(guān)的參數(shù)，聲與損耗峰的對稱性相關(guān)，r為與溫度相關(guān)的松弛時間；根據(jù)公式(3廣(6)通過對所有測試數(shù)據(jù)的擬合確定參數(shù)存，馬和民；定義擬合誤差為在所有儲能模量數(shù)據(jù)點，測試損耗因子與計算損耗因子之差的平方和，即公式(7): T =式中r為擬合誤差，tan 1 為測試的損耗因子，tan式.為通過公式(6)計算得到的損耗因子,力擬合數(shù)據(jù)的數(shù)量；數(shù)據(jù)擬合時，首先設(shè)定松弛時間T=I，確定參數(shù)α,於，馬和足的初始值，根據(jù)公式(3) (7)計算擬合誤差T ；調(diào)整參數(shù)α ,應(yīng)，馬和&，當(dāng)擬合誤差Γ小于測試損耗因子最小值的0. 02倍時，此時的參數(shù)α , β, 和E論即為數(shù)據(jù)擬合的最優(yōu)值；α ,於，馬和足參數(shù)的最優(yōu)值確定以后，將同一溫度點的頻率數(shù)據(jù)代入公式(3)和公式(6)中，通過對儲能模量數(shù)據(jù)和損耗因子數(shù)據(jù)的擬合，確定與此溫度點對應(yīng)的松弛時間· ；定義同一溫度點頻率數(shù)據(jù)的擬合誤差為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述拓展測試頻率外粘彈性材料動態(tài)力學(xué)試驗數(shù)據(jù)的方法，其特征在于E0和Em的初始值為測試數(shù)據(jù)中儲能模量的最小值和最大值；α、存的初始值在 (Tl之間任意設(shè)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述拓展測試頻率外粘彈性材料動態(tài)力學(xué)試驗數(shù)據(jù)的方法，其特征在于E0范圍為IO5 IO8Pa, Ets范圍為IO8 IO12Pa0公式(8)
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種拓展測試頻率外粘彈性材料動態(tài)力學(xué)試驗數(shù)據(jù)的方法，數(shù)據(jù)包括復(fù)模量、儲能模量、損耗模量，通過對測試數(shù)據(jù)的擬合可以確定參數(shù)，，和，，，和的最優(yōu)值后，將同一溫度點的頻率參數(shù)代入公式中，通過對儲能模量數(shù)據(jù)的擬合，確定對應(yīng)的松弛時間；然后調(diào)整角頻率將數(shù)據(jù)向低頻和高頻拓展。本發(fā)明可避免傳統(tǒng)主曲線模型處理粘彈性材料動態(tài)力學(xué)試驗數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)平移過程中產(chǎn)生的誤差；對模量數(shù)據(jù)和損耗因子數(shù)據(jù)同時處理，保持了兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系；可準(zhǔn)確向低頻和高頻拓展粘彈性材料動態(tài)力學(xué)性能的測試數(shù)據(jù)。
文檔編號G01N3/00GK102184332SQ201110127320
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者張用兵, 李宏偉, 王兵 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七二五研究所