最近，小編收到了一位陶瓷行業(yè)客戶的咨詢，涉及測(cè)試陶瓷片的泊松比問題，需要確定使用哪種設(shè)備進(jìn)行測(cè)定。隨著科技的不斷進(jìn)步和陶瓷材料在各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，對(duì)于精細(xì)陶瓷的力學(xué)性能進(jìn)行深入研究已成為當(dāng)前科研和工程領(lǐng)域的熱門話題。在眾多力學(xué)性能指標(biāo)中，彈性模量、剪切模量和泊松比等參數(shù)對(duì)于評(píng)估陶瓷的力學(xué)特性至關(guān)重要。
泊松比是材料在受力時(shí)沿一個(gè)方向的伸縮相對(duì)于垂直方向的伸縮的比值，直接影響材料在復(fù)雜載荷條件下的變形行為。因此，為了準(zhǔn)確測(cè)定陶瓷片的泊松比，選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試設(shè)備顯得尤為關(guān)鍵。
在本文中，科準(zhǔn)測(cè)控小編將致力于探討精細(xì)陶瓷彈性模量、剪切模量和泊松比的測(cè)試方法，著重關(guān)注陶瓷片泊松比測(cè)定設(shè)備的選擇。
一、測(cè)試原理
該測(cè)試方法利用脈沖激勵(lì)器激發(fā)矩形截面的梁試樣，測(cè)量其彎曲或扭轉(zhuǎn)響應(yīng)頻率，通過快速傅立葉變換計(jì)算彈性模量和剪切模量。彎曲振動(dòng)頻率用于確定彈性模量，而扭轉(zhuǎn)振動(dòng)響應(yīng)頻率用于計(jì)算剪切模量。由彈性模量和剪切模量共同決定的泊松比可以通過這兩者的測(cè)定值獲得。
二、測(cè)試相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)
參考標(biāo)準(zhǔn)JC/ T 2172-2013（精細(xì)陶瓷彈性模量、剪切模量和泊松比試驗(yàn)方法脈沖激勵(lì)法）進(jìn)行試驗(yàn)
三、測(cè)試儀器
1、固體材料彈性性能測(cè)試儀
設(shè)備概述： 固體材料彈性性能測(cè)試儀包括試樣支撐架、脈沖激勵(lì)器、信號(hào)接收傳感器、信號(hào)放大器、信號(hào)采集器和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等組件。
測(cè)試原理： 在測(cè)試時(shí)，將樣品置于不影響自由振動(dòng)的支撐體上，利用脈沖激勵(lì)器敲擊樣品激發(fā)振動(dòng)。通過振動(dòng)傳感設(shè)備收集振動(dòng)信號(hào)，結(jié)合樣品尺寸信息，數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)可計(jì)算出楊氏彈性模量、剪切彈性模量、泊松比等參數(shù)。
應(yīng)用范圍： 該測(cè)試儀廣泛應(yīng)用于固體材料的彈性性能測(cè)試，包括玻璃、陶瓷、金屬、塑料、巖石、木材等多種材料。通過簡(jiǎn)單的敲擊操作，可獲得準(zhǔn)確的彈性模量、剪切模量、泊松比等信息，具有測(cè)量范圍廣、精確度高和操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)。
2、固體材料彈性性能測(cè)試儀
3、游標(biāo)卡尺
符合精度為0. 02 mm的游標(biāo)卡尺。
4、天平
符合精度為1 mg的天平。
四、測(cè)試流程
步驟一、試樣制備
制備規(guī)則的矩形條狀或圓截面棒狀試樣，通常為矩形截面的梁試樣。
1、對(duì)于彎曲響應(yīng)試驗(yàn)：
試樣長(zhǎng)度(L)大于40mm，L/t或L/d大于20。
試樣表面光滑平整，邊緣不倒角。
試樣質(zhì)量不小于5 g。
2、對(duì)于扭轉(zhuǎn)響應(yīng)試驗(yàn)：
試樣長(zhǎng)度(L)大于40，L/t大于20，b/t應(yīng)為5。
試樣表面光滑平整，邊緣不倒角。
試樣質(zhì)量不小于5 g。
步驟二、試樣質(zhì)量和尺寸的測(cè)量
使用符合規(guī)定的精度為1 mg的天平稱量試樣的質(zhì)量。
使用符合規(guī)定的精度為0.02 mm的游標(biāo)卡尺測(cè)量試樣的兩端和中間的厚度和寬度，取平均值。
測(cè)量試樣的長(zhǎng)度。
步驟三、試樣的定位及激勵(lì)點(diǎn)定位
放置試樣在支撐框架上，使用尼龍線和橡膠支撐試樣，確保支撐點(diǎn)在振動(dòng)的拐點(diǎn)。
步驟四、彎曲振動(dòng)
將試樣平放在支撐框架上兩根水平拉緊的尼龍線上，兩根線的相對(duì)距離為(0.552+0.005)L。
試樣兩端伸出的長(zhǎng)度相等，激勵(lì)點(diǎn)可在試樣表面兩端或中央。
步驟五、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)
將試樣放在平行或十字交叉的兩個(gè)尼龍線上，確保交叉點(diǎn)位于試樣的中點(diǎn)。
確定好脈沖激勵(lì)器和信號(hào)接收器互為對(duì)角的位置。
激勵(lì)的力值應(yīng)保證試樣扭轉(zhuǎn)自由振動(dòng)。
步驟六、測(cè)量
啟動(dòng)檢測(cè)裝置(固體材料彈性性能測(cè)試儀)，輸入測(cè)得的試樣尺寸和質(zhì)量，設(shè)置儀器的基本參數(shù)。
啟動(dòng)激勵(lì)裝置，獲得一個(gè)阻尼自由振動(dòng)曲線。
通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算試樣振動(dòng)的固有頻率，得到彈性模量、剪切模量和泊松比等性能。
步驟七、計(jì)算
1、矩形截面梁試樣彎曲振動(dòng)動(dòng)態(tài)彈性模量計(jì)算
2、矩形截面梁試樣的動(dòng)態(tài)剪切模量計(jì)算
3、泊松比計(jì)算
注：對(duì)于各向同性材料，單性核量、剪切摸量以及湘松比存在上述關(guān)系，各相異性復(fù)合材料不適用上述關(guān)系。任何固體材料的治松比應(yīng)在0到0.5之間。
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