最近，小編收到了一位陶瓷行業(yè)客戶的咨詢，涉及測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)對于評估陶瓷的力學(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)確測定陶瓷片的泊松比，選擇適當(dāng)?shù)臏y試設(shè)備顯得尤為關(guān)鍵。

在本文中，科準(zhǔn)測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試方法，著重關(guān)注陶瓷片泊松比測定設(shè)備的選擇。

一、測試原理

該測試方法利用脈沖激勵(lì)器激發(fā)矩形截面的梁試樣，測量其彎曲或扭轉(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。彎曲振動頻率用于確定彈性模量，而扭轉(zhuǎn)振動響應(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定值獲得。

二、測試相關(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、測試儀器

1、固體材料彈性性能測試儀

設(shè)備概述： 固體材料彈性性能測試儀包括試樣支撐架、脈沖激勵(lì)器、信號接收傳感器、信號放大器、信號采集器和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)等組件。

測試原理： 在測試時(shí)，將樣品置于不影響自由振動的支撐體上，利用脈沖激勵(lì)器敲擊樣品激發(fā)振動。通過振動傳感設(shè)備收集振動信號，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： 該測試儀廣泛應(yīng)用于固體材料的彈性性能測試，包括玻璃、陶瓷、金屬、塑料、巖石、木材等多種材料。通過簡單的敲擊操作，可獲得準(zhǔn)確的彈性模量、剪切模量、泊松比等信息，具有測量范圍廣、精確度高和操作簡便等特點(diǎn)。

2、固體材料彈性性能測試儀

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、對于彎曲響應(yīng)試驗(yàn)：

試樣長度(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、對于扭轉(zhuǎn)響應(yīng)試驗(yàn)：

試樣長度(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)卡尺測量試樣的兩端和中間的厚度和寬度，取平均值。

測量試樣的長度。

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)在振動的拐點(diǎn)。

步驟四、彎曲振動

將試樣平放在支撐框架上兩根水平拉緊的尼龍線上，兩根線的相對距離為(0.552+0.005)L。

試樣兩端伸出的長度相等，激勵(lì)點(diǎn)可在試樣表面兩端或中央。

步驟五、扭轉(zhuǎn)振動

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)器和信號接收器互為對角的位置。

激勵(lì)的力值應(yīng)保證試樣扭轉(zhuǎn)自由振動。

步驟六、測量

啟動檢測裝置(固體材料彈性性能測試儀)，輸入測得的試樣尺寸和質(zhì)量，設(shè)置儀器的基本參數(shù)。

啟動激勵(lì)裝置，獲得一個(gè)阻尼自由振動曲線。

通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)計(jì)算試樣振動的固有頻率，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動態(tài)彈性模量計(jì)算

2、矩形截面梁試樣的動態(tài)剪切模量計(jì)算

3、泊松比計(jì)算

注：對于各向同性材料，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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