专利名称：一种拓展测试频率外粘弹性材料动态力学试验数据的方法
技术领域：
本发明涉及测试技术中一种拓展测试频率外粘弹性材料动态力学试验数据的方法。
背景技术：
由于目前测试方法的局限性，很难在较宽的频率范围内准确地描述材料的动态力学性能，拓展粘弹性材料的测试频率一直是努力的方向。利用数学方法拓展试验数据的频率范围是一种有效的方法。利用粘弹性材料的温-频叠加原理，将频率和温度对材料动态力学性能的影响综合考虑，制作主曲线图，预测材料在较宽的温度和频率范围条件下的动态力学性能数据，这种方法早在20世纪70年代已经被美国空军采用，现在已经成为美国国家标准和ISO标准。目前的其它数学模型使用的也越来越多，如RT模型、M-RT模型等，另外还有神经网络法，多项式分数模型等方法。但这些方法都有各种局限性，如制作主曲线时需要移动数据会产生误差，另外模型中的参数没有明确的物理意义，难以对模型进行分析， 且对模量数据和阻尼因子数据分别处理，割裂了两者之间的内在联系等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种拓展测试频率外粘弹性材料动态力学试验数据的方法，更加有效的解决粘弹性材料动态力学性能的模拟和预测问题，保持模量数据和损耗因子数据的内在联系，同时提供物理意义明确的参数便于分析研究和工程应用。为了实现解决上述目的，本发明采用了如下技术方案
本发明的一种拓展测试频率外粘弹性材料动态力学试验数据的方法，所拓展的是指直接测试频率范围以外的动态力学性能数据，动态力学性能数据可以是粘弹性材料的复杨氏模量、复剪切模量或复体积模量；这三种复模量都由实部储能模量和虚部损耗模量组成，复杨氏模量、复剪切模量或复体积模量都可以用 Ε\ω)表示，其储能模量用表示、损耗模量用Ε"(ω)表示，则圹(钓可以用ΕΗω)和 『(φ)表示为
公式(权利要求
1. 一种拓展测试频率外粘弹性材料动态力学试验数据的方法，所拓展的是指直接测试频率范围以外的动态力学性能数据，动态力学性能数据可以是粘弹性材料的复杨氏模量、复剪切模量或复体积模量；这三种复模量都由实部储能模量和虚部损耗模量组成，复杨氏模量、复剪切模量或复体积模量都用表示，其储能模量用SX的表示、损耗模量用β'·(φ)表示，则f ( )可以用F(OJ)和(劝表示为公式(1): Ε Φ)=Ε'(Φ)+ΙΕ"(Φ)损耗因子tan 5表示为c B" (ω) 公式(2): tan 5 r ‘B1 (ω)采用公式(3)和(4)来模拟和预测粘弹性材料的动态力学性能{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)‘则损耗因子tan 5采用公式(6)表示为 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 为低频端橡胶态平台区模量，^高频端玻璃态平台区模量，SJ为角频率，i为单位虚数，α为与损耗峰宽度相关的参数，声与损耗峰的对称性相关，r为与温度相关的松弛时间；根据公式(3广(6)通过对所有测试数据的拟合确定参数存，馬和民；定义拟合误差为在所有储能模量数据点，测试损耗因子与计算损耗因子之差的平方和，即公式(7): T =式中r为拟合误差，tan 1 为测试的损耗因子，tan式.为通过公式(6)计算得到的损耗因子,力拟合数据的数量；数据拟合时，首先设定松弛时间T=I，确定参数α,於，馬和足的初始值，根据公式(3) (7)计算拟合误差T ；调整参数α ,应，馬和&，当拟合误差Γ小于测试损耗因子最小值的0. 02倍时，此时的参数α , β, 和E论即为数据拟合的最优值；α ,於，馬和足参数的最优值确定以后，将同一温度点的频率数据代入公式(3)和公式(6)中，通过对储能模量数据和损耗因子数据的拟合，确定与此温度点对应的松弛时间· ；定义同一温度点频率数据的拟合误差为
2.根据权利要求1所述拓展测试频率外粘弹性材料动态力学试验数据的方法，其特征在于E0和Em的初始值为测试数据中储能模量的最小值和最大值；α、存的初始值在 (Tl之间任意设定。
3.根据权利要求2所述拓展测试频率外粘弹性材料动态力学试验数据的方法，其特征在于E0范围为IO5 IO8Pa, Ets范围为IO8 IO12Pa0公式(8)
全文摘要
本发明介绍了一种拓展测试频率外粘弹性材料动态力学试验数据的方法，数据包括复模量、储能模量、损耗模量，通过对测试数据的拟合可以确定参数，，和，，，和的最优值后，将同一温度点的频率参数代入公式中，通过对储能模量数据的拟合，确定对应的松弛时间；然后调整角频率将数据向低频和高频拓展。本发明可避免传统主曲线模型处理粘弹性材料动态力学试验数据时，数据平移过程中产生的误差；对模量数据和损耗因子数据同时处理，保持了两者之间的内在联系；可准确向低频和高频拓展粘弹性材料动态力学性能的测试数据。
文档编号G01N3/00GK102184332SQ201110127320
公开日2011年9月14日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者张用兵, 李宏伟, 王兵 申请人:中国船舶重工集团公司第七二五研究所