58793玻璃材料弹性模量、剪切模量和泊松比试验方法 标准 JC T 678-1997.pdfVIP

j c / t 6 7 8 一 1 9 9 7 前言 本标准非等效采用了美国材料试验协会标准a s t m c 6 2 3 采用共振法测定玻璃和微晶玻璃弹性 模量、 剪切模量和泊松比试验方法 。 考虑到建筑玻璃在常温下的实际应用情况， 在编制过程中遵循了实 用、 有效和科学的原则， 采纳了其中的常温下测定玻璃弹性模量的试验方法， 删除了高温和低温下的试 验方法 。 本标准由国家建筑材料工业局标准化研究所提出。 本标准由中国建筑材料科学研究院玻璃科学研究所归 口。 本标准起草单位: 中国建筑材料科学研究院玻璃科学研究所。 本标准主要起草人: 杨建军、 韩松、 王文彪、 王映洲。 a g o 中华人民共和国建材行业标准 玻璃材料弹性模量、 剪切模量 和泊松比试验方法 j c / t 6 78 一 1 9 9 7 t e s t m e t h o d f o r y o u n g s m o d u l u s a n d p o i s s o n s r a t i o o f g l a s s , s h e a r mo d u l u s ， 范围 本试验方法规定了采用共振法测量常温下的玻璃材料的弹性模量、 剪切模量和泊松 比的试验方法。 适用于玻璃和微晶玻璃材料。 2 引用标准 下列标准所包含的条文， 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时， 所示版本均 为有效。所有标准都会被修订， 使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 gb 1 2 1 6 - 1 9 8 5 千分尺 3 装t 3 . 1 测试装置主要由音频发生器、 音频放大器、 功率放大器、 检频器、 示波器、 换能器等组成， 如图1 所 示。音频发生器用以产生一个正弦波， 通过起振换能器将电信号转换成机械振动使玻璃试样发生振动， 再通过探测换能器将探测到的材料产生的共振转换成电信号， 经功率放大器放大后由检频器侧得其共 振频率， 然后通过一定计算则可分别求得材料的弹性模量或剪切模t. 试样 图 1 试验装置示意图 3 门 1 音频发生器 应能产生 1 o 0 h z 到 2 0 o o o h z 范围的频率变化， 其频率漂移在任何给定值下不应超过 1 h z / mi n 国家建筑材料工业局 1 9 9 7 一 0 8 一 2 2 批准 1 9 9 8 一 0 1 一 0 1 实施 j c / r 6 7 8 一 1 9 9 7 3 . 1 . 2 音频放大器 应能有足够的功率输出， 使激励换能器激励一定重量的材料振动。 3 . 1 . 3 换能器 应有两种换能器: 一种为激励换能器， 用以产生振动， 可以是高频扬声器或其他类似装置; 另一种为 探测换能器， 用以探测产生的振动， 可以是晶体拾音器或其他类似装置。 3 . 1 . 4 功率放大器 应与所选择的探测器相匹配， 用以放大信号 3 . 1 . 5 示波器 一般实验室适用的阴极射线式的示波器 3 门. 6 检频器 测量精度应能在士1 h z 范围内。 3 门. 了 只要使试样的振动不受到限制， 任何适用的试样悬挂方法均可采用， 如棉、 玻璃纤维丝或金属丝 等 4 试样的制备 4 门测定弹性模量的试样截面应为矩形或圆形; 剪切模量的试样截面应为矩形口 4 . 2 对于 一 给定试样， 其共振频率与试样尺寸、 密度及其弹性模量或剪切模量之间有一定的函数关系， 因此， 应根据玻璃弹性模量估计值来确定试样的尺寸， 使其共振频率在所选用的探测器的频率响应范围 内。 般来说， 对于普通钠钙硅系统玻璃， 其弹性模量约为7 0 g p a ， 建议玻璃尺寸为: 矩形试样 1 2 0 mm x 2 5 -m x 3 m m; 圆棒试样 1 2 0 mm x (p 4 mm; 这样， 试样的基频振动大约在 1 o o o h : 到 2 o o o h : 之间， 以便 消除悬4 4 的藕合影响。试样重量要大于5 g . 4 . 3 试样应进行抛光处理， 使所有表面保证平整、 无划伤、 裂痕等表面材料非均匀性缺陷; 上下表面的 平行度应保持在 0 . 0 2 m m 以内。 5 试验程序 5 . 1 弹性模量试验程序 5 . 1 . 1 将试样按图 2 所示用棉线或金属丝悬挂起来， 其悬挂点位置应在试样长度的 0 . 2 2 4 l以内， 且 在试样的中心线上， 使音频发生器产生振动通过换能器激励试样产生弯曲振动; 滋励换能公 图 2 用棉线或金属丝悬挂法测量弹性模量时的悬挂位置示意图 5 . 1 . 2 在试样没有被激励时 ， 调节示波器 ， 使之 产生一水平基线 。 j c / t 6 7 8 一1 9 9 7 5 . 1 . 3 调节探测回路的增益， 将探测到试样的振动， 经过放大后， 使信号最强， 并显示于示波器上， 以便 进行精确测量频率。 5 . 1 . 4 慢慢调节音频发生器的频率， 使试样产生的最大正弦波图形显示于示波器上。 5 . 1 . 5 找到试样稳态共振时的弯曲基频。在确定基频时， 将探测器的悬挂位置定在试样节点处， 见图 3 ， 此时， 共振信号则会降至零， 表明此前的共振频率为弯曲基频。 厂 、 、 _ 策于二十扮 飞 ，- 沙 0 . 2 2 4 l 图 3 基频振动时的节点位置示意图 5 . 2 剪切模量试验程序 5 . 2 . 1 将试样按图4所示用棉线或金属丝悬挂起来 其悬挂点位置应在试样长度的 。 . 2 2 4 l以内， 使 音频发生器产生的振动通过激励换能器激励试样产生扭曲振动。 找到试样稳态共振时的扭振基频。在确定此基频时， 将探测器的悬挂位置定在试样宽度的中间 此时， 共振信号则会降至零， 表明此前的共振频率为扭振基频。 激励换能器 图 4 用棉线或金属丝悬挂法测量剪切模量时的悬挂位置示意图 用符合g b 1 2 1 6 的枯度为士0 . o l m m的千分尺精确测量试样的尺寸。 用称量精度为士1 o m g的天平精确称量试样的重量。 勺， 2置34 5位55 6 结.计算 1 弹性模量的计算 1 门矩形试样， 按式( 1 ) 计算: 已6. e二9 4 . 6 5 ( l / b t ) t , w f l x 1 0 - “ (1) 式中: e弹性模量， g p a ; l 试样长度， c m; b 试样宽度， c m; t 试样厚度， c m; w试样质量， 9 ; 厂 试样的共振频率， h z ; 3 2 3 j c / t 6 7 8 一 1 9 9 7 ti 校正因子， 与试样几何尺寸、 泊松比有关， 见表 1 表 1 校正因 子t 泊松比 k( t / l) 0 . 0 0 0 0 . 0 0 5 0 . 01 0 0 . 01 5 0 . 0 2 0 0 . 0 2 5 0 . 0 3 0 0 . 0 3 5 0 . 0 4 0 0 . 0 4 5 0 . 0 5 0 0 . 0 5 5 0 . 0 6 0 0 . 0 6 5 0 . 0 7 0 0 . 0 75 0 . 0 8 0 0 . 0 8 5 0 . 0 9 0 0 . 0 9 5 0 . 1 0 0 0 . 1 0 5 0 . 1 1 0 0 . 1 1 5 0 . 1 2 0 0 . 1 2 5 0 . 1 3 0 0 . 1 3 5 0 . 1 4 0 0 . 1 4 5 0 . 1 5 0 0 . 1 5 1 . 0 0 0 0 0 0 1 . 0 0 2 0 2 9 1 . 0 0 8 1 0 2 1 . 0 1 8 1 8 6 1 . 0 3 2 2 3 3 1 . 0 5 0 1 7 4 1 . 0 7 1 9 2 0 1 . 0 9 7 3 7 8 1 . 1 2 6 4 5 2 1 . 1 5 9 0 3 9 1 . 1 9 5 0 3 8 1 . 2 3 4 3 5 1 1 . 2 7 6 8 8 6 1 . 3 2 2 5 5 5 1 . 3 7 1 2 7 6 1 . 4 2 2 9 7 4 1 . 4 7 7 5 8 4 1 . 5 3 5 0 4 3 1 . 5 9 5 2 9 8 1 . 6 5 8 3 0 0 1 . 7 2 4 0 0 7 1 . 7 9 2 3 8 2 1 . 8 6 3 3 9 3 1 . 9 3 7 0 1 2 2 . 0 1 3 2 1 6 2 . 0 9 1 9 8 5 2 . 1 7 3 3 0 3 2 . 2 5 7 1 5 7 2 . 3 4 3 5 3 9 2 . 4 3 2 4 3 9 2 . 5 2 3 8 5 5 0 . 2 0 1 . 0 0 0 0 0 0 1 . 0 0 2 0 5 3 1 . 0 0 8 1 9 9 1 . 0 1 8 4 0 5 1 . 0 3 2 6 1 8 1 . 0 5 0 7 6 5 1 . 0 7 2 7 5 3 1 . 0 9 8 4 9 5 1 . 1 2 7 8 8 4 1 . 1 6 0 8 1 7 1 . 1 9 7 1 9 1 1 . 2 3 6 9 0 6 1 . 2 7 9 8 6 5 1 . 3 2 5 9 8 0 1 . 3 7 5 1 6 7 1 . 4 2 7 3 5 2 1 . 4 8 2 4 6 5 1 . 5 4 0 4 4 6 1 . 6 0 1 2 4 0 1 . 6 6 4 8 0 0 1 . 7 3 1 0 8 2 1 . 8 0 0 0 5 2 1 . 8 7 1 6 7 7 1 . 9 4 5 9 3 2 2 . 0 2 2 7 9 5 2 . 1 0 2 2 4 7 2 . 1 8 4 2 7 6 2 . 2 6 8 8 7 1 2 . 3 5 6 0 2 6 2 . 4 4 5 7 3 6 2 . 5 3 8 0 0 2 0 . 2 5 1 . 0 0 0 0 0 0 1 . 0 0 2 0 7 7 1 . 0 0 8 2 9 5 1 . 0 1 8 6 1 9 1 . 0 3 2 9 9 4 1 . 0 5 1 3 4 4 1 . 0 7 3 5 7 7 1 . 0 9 9 5 9 9 1 . 1 2 9 3 0 2 1 . 1 6 2 5 8 2 1 . 1 9 9 3 3 2 1 . 2 3 9 4 4 9 1 . 2 8 2 8 3 6 1 . 3 2 9 4 0 3 1 . 3 7 9 0 6 5 1 . 4 3 1 7 4 7 1 . 4 8 7 3 8 0 1 . 5 4 5 9 0 1 1 . 6 0 7 2 5 9 1 . 6 7 1 4 0 5 1 . 7 3 8 2 9 8 1 . 8 0 7 9 0 4 1 . 8 8 0 1 9 3 1 . 9 5 5 1 4 0 2 . 0 3 2 7 2 7 2 . 1 1 2 9 3 7 2 . 1 9 5 7 6 2 2 . 2 8 1 1 9 4 2 . 3 6 9 2 3 1 2 . 4 5 9 8 7 3 2 . 5 5 3 1 2 6 0 . 3 0 1 . 0 0 0 0 0 0 1 . 0 0 21 0 0 1 . 0 0 8 3 8 8 1 . 0 1 8 8 2 6 1 . 0 3 3 3 6 0 1 . 0 5 1 9 1 6 1 . 0 7 4 3 9 3 1 . 1 0 0 6 9 4 1 . 1 3 0 7 1 1 1 . 1 6 4 3 3 7 1 . 2 0 1 4 6 4 1 . 2 4 1 9 8 6 1 . 2 8 5 8 0 7 1 . 3 3 2 8 3 2 1 . 3 8 2 9 7 7 1 . 4 3 6 1 6 9 1 . 4 9 2 3 3 7 1 . 5 5 1 4 2 0 1 . 6 1 3 3 6 7 1 . 6 7 8 1 2 9 1 . 7 4 5 6 6 9 1 . 8 1 5 9 5 4 1 . 8 8 8 9 5 6 1 . 9 6 4 6 5 3 2 . 0 4 3 0 3 0 2 . 1 2 4 0 7 5 2 . 2 0 7 7 8 1 2 . 2 9 4 1 4 6 2 . 3 8 3 1 7 4 2 . 4 7 4 8 6 9 2 . 5 6 9 2 4 4 匕 “ ? 7 t . 0 1i # k = 1 / 4 ;r 1 f w w i4 # k = 1 / 3 . 4 6 4 1 -一 6 . 1 . 2 m棒试样， 按式( 2 ) 计算: e =1 . 6 0 9 1 ( l / d ) t , w f x 1 0 - 0 ( 2) 式中: d圆棒直径, c m, 6 . 2 剪切模量的计算 矩形试样 ， 按式( 3 ) 计算 g b =( l o b wf x 1 0 - “ ) / ( 1 +a) = 些 一 - 一b / t + t 鱼一一 一 : b t 4 ( t / b ) 一2 . 5 2 ( t / b ) +0 . 2 1 ( t / b ) “、j尹 式中: a 校正因子， 与试样宽厚比有关， 见图5 ; g剪切模量, g p a ; b 一 一 参数。 3 2 4 j c / t 6 7 8 一 1 9 9 7 一 0 5 于. 一一一一. 一 一 一 一 /爪 /f 河切镇f校正因子a / g = 一薄 共 t十乃 l / / / 图 5 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 宽度与厚度之比. 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