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制振材料とその性能測定について12

29. 制振合金の歪みに対する損失係数の測定

制振合金の損失係数測定の際には、その減衰発生メカニズムにより、振幅依存が発生する。これは振動振幅に依存しない粘弾性材料にない特徴である。この測定のためには、中央加振の際には中央位置に歪みゲージ等を貼って、その歪み振幅をパラメータにしたグラフを作成しなければならない。また全測定試料に歪みゲージを貼るのが煩雑なのとS/N比の問題から、中央位置の歪み振幅と先端振幅は小振幅の場合には比例することを利用し、先端振幅(レーザー振動計等で測定)を中央位置の歪み振幅に置き換えて測定するのも得策である。

以下にその測定ブロック図を示す。

制振合金の損失係数歪み依存測定システム

図 1

下記グラフは寸法、厚み等の形状が同一のものであれば、材料のヤング率にかかわらず、同一の先端振幅−中央歪み振幅になる様子を実験で示したものである(ヤング率の異なる7種類の材料のデータ)。

図2

損失係数の測定は;

  1. 振幅を徐々に変え、その加振速度対力(機械インピーダンス)の広がりから、半値幅法で求める(振幅比率は100:1程度)。

  2. インパルスあるいは、共振周波数のトーンバースト波で加振して、その時間軸減衰から対数減衰率経由で、損失係数を計算する。

の2種類が考えられる。

次の2種の図は上記2の方法で求めたものである。

図3

振幅依存の他に材料の厚みにも依存するようである。下記は材料比較である。

図4

下図は横軸を歪み振幅に置き換えたグラフである(前図とは異なるデータ)。

図5

また、下図のように横が振幅歪み、縦が周波数、紙面に直角方向(Z方向)に損失係数を表すコンター線図を書くと見やすい。

図6

 

 

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