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精细陶瓷弹性模量、剪切模量和泊松比测试:详解方法和步骤!

 更新时间:2023-12-16 点击量:338

最近,小编收到了一位陶瓷行业客户的咨询,涉及测试陶瓷片的泊松比问题,需要确定使用哪种设备进行测定。随着科技的不断进步和陶瓷材料在各领域广泛应用,对于精细陶瓷的力学性能进行深入研究已成为当前科研和工程领域的热门话题。在众多力学性能指标中,弹性模量、剪切模量和泊松比等参数对于评估陶瓷的力学特性至关重要。

泊松比是材料在受力时沿一个方向的伸缩相对于垂直方向的伸缩的比值,直接影响材料在复杂载荷条件下的变形行为。因此,为了准确测定陶瓷片的泊松比,选择适当的测试设备显得尤为关键。

在本文中,科准测控小编将致力于探讨精细陶瓷弹性模量、剪切模量和泊松比的测试方法,着重关注陶瓷片泊松比测定设备的选择。

一、测试原理

该测试方法利用脉冲激励器激发矩形截面的梁试样,测量其弯曲或扭转响应频率,通过快速傅立叶变换计算弹性模量和剪切模量。弯曲振动频率用于确定弹性模量,而扭转振动响应频率用于计算剪切模量。由弹性模量和剪切模量共同决定的泊松比可以通过这两者的测定值获得。

二、测试相关标准

参考标准JC/ T 2172-2013(精细陶瓷弹性模量、剪切模量和泊松比试验方法脉冲激励法)进行试验

三、测试仪器

1、固体材料弹性性能测试仪

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设备概述: 固体材料弹性性能测试仪包括试样支撑架、脉冲激励器、信号接收传感器、信号放大器、信号采集器和数据分析系统等组件。

测试原理: 在测试时,将样品置于不影响自由振动的支撑体上,利用脉冲激励器敲击样品激发振动。通过振动传感设备收集振动信号,结合样品尺寸信息,数据分析系统可计算出杨氏弹性模量、剪切弹性模量、泊松比等参数。

应用范围: 该测试仪广泛应用于固体材料的弹性性能测试,包括玻璃、陶瓷、金属、塑料、岩石、木材等多种材料。通过简单的敲击操作,可获得准确的弹性模量、剪切模量、泊松比等信息,具有测量范围广、精确度高和操作简便等特点。

2、固体材料弹性性能测试仪

3、游标卡尺

符合精度为0. 02 mm的游标卡尺。

4、天平

符合精度为1 mg的天平。

四、测试流程

步骤一、试样制备

制备规则的矩形条状或圆截面棒状试样,通常为矩形截面的梁试样。

image.png 

1对于弯曲响应试验:

试样长度(L)大于40mmL/tL/d大于20

试样表面光滑平整,边缘不倒角。

试样质量不小于5 g

2对于扭转响应试验:

试样长度(L)大于40L/t大于20b/t应为5

试样表面光滑平整,边缘不倒角。

试样质量不小于5 g

步骤二、试样质量和尺寸的测量

使用符合规定的精度为1 mg的天平称量试样的质量。

使用符合规定的精度为0.02 mm的游标卡尺测量试样的两端和中间的厚度和宽度,取平均值。

测量试样的长度。

步骤三、试样的定位及激励点定位

放置试样在支撑框架上,使用尼龙线和橡胶支撑试样,确保支撑点在振动的拐点。

步骤四、弯曲振动

将试样平放在支撑框架上两根水平拉紧的尼龙线上,两根线的相对距离为(0.552+0.005)L

试样两端伸出的长度相等,激励点可在试样表面两端或中央。

步骤五、扭转振动

将试样放在平行或十字交叉的两个尼龙线上,确保交叉点位于试样的中点。

确定好脉冲激励器和信号接收器互为对角的位置。

激励的力值应保证试样扭转自由振动。

步骤六、测量

启动检测装置(固体材料弹性性能测试仪),输入测得的试样尺寸和质量,设置仪器的基本参数。

启动激励装置,获得一个阻尼自由振动曲线。

通过数据处理系统计算试样振动的固有频率,得到弹性模量、剪切模量和泊松比等性能。

步骤七、计算

1、矩形截面梁试样弯曲振动动态弹性模量计算

image.png 

2、矩形截面梁试样的动态剪切模量计算

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3、泊松比计算

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注:对于各向同性材料,单性核量、剪切摸量以及湘松比存在上述关系,各相异性复合材料不适用上述关系。任何固体材料的治松比应在00.5之间。

 

以上就是小编介绍的精细陶瓷弹性模量、剪切模量和泊松比测试的内容了,希望可以给大家带来帮助!如果您还想了解更多关于陶瓷材料弹性模量、精细陶瓷弯曲强度试验方法和测试标准,固体材料弹性性能测试仪使用方法等问题,欢迎您关注我们,也可以给我们私信和留言,科准测控技术团队为您免费解答!