单层缓冲材料振动传递特性测试装置的设计与验证

摘要

现有振动传递特性测试装置存在如下不足:(1)国家标准GB/T 8169-2008中振动传递特性装置只能进行双层缓冲材料测试,无法反映材料本身特性,同时其采用的整体式质量系统在进行多个载荷测试时需要准备较多规格质量块,成本较高;(2)单层振动传递特性装置解决了材料本身的测试问题,但装置制作成本和安装复杂度高,同时配套的秤砣式质量系统由于其重心不在几何中心容易导致质量块的重心偏移导杆中心,影响质量块的竖直运动。为解决上述不足,设计开发了直接固定于振动台台面的单层缓冲材料振动传递特性测试装置。装置主要包括2个部分,质量导向装置和质量系统。其中质量系统本身由活结螺杆与砝码式质量块快速组合形成,其质量在1.95kg~23.48kg可调。质量导向装置直接固定于振动台台面。质量系统与质量导向装置配合能保证在振动过程中只进行竖直方向运动。利用该装置采用密度为20kg/m3的EPO(Expanded Polyolefin)塑料泡沫进行了2种载荷条件下的正弦扫频振动传递特性试验,得到了各自的传递率-频率关系曲线;进一步采用万能材料试验机和DMA(Dynamic Mechanical Analysis)分别进行静态压缩和压缩模式扫频试验,得到了对应2种静应力下的弹性模量和损耗因子数值;再按照单自由度有阻尼系统受迫振动的理论,计算出对应的共振频率和传递率数据并与该装置的测试结果进行比较,结果表明共振频率和传递率误差都在10%以内。利用本文所设计的装置可以快速得到缓冲材料本身在不同静应力条件下的振动传递特性曲线,再根据曲线的峰值传递率可进一步计算得到材料的阻尼特性参数。