阻尼损耗因子的测量方法

测量阻尼材料和阻尼结构的目的是为了得到损耗因子、杨氏模量等参数，并得到它们随温度和频率变化的特征曲线。阻尼测量和分析的方法很多，如半功率法、峰值共振法、自由衰减法等。在汽车界，阻尼测量方法通常采用美国汽车工程学会标准中的半功率法，即SAE J1637《支撑钢杆的材料复合振动阻尼特征实验室测试方法》（Laboratory Measurement of the Composite Vibration Damping Properties of Materials on a Supporting Steel Bar）。

SAE J1637标准中的测试样件是杆件。杆一端固定在台架上，另一端自由悬着，形成一个悬臂梁，如图3-55所示。台架刚度足够大，以避开测试样件的模态频率。阻尼材料贴合在杆件上面，与台架之间有一段距离，以保证阻尼不受安装的影响。

杆件受激振器激励，激励信号可以是正弦扫描或者随机信号。测量激励信号和响应信号，然后得到响应信号与激励信号之间的传递函数。由于样件的质量小，传感器的质量会影响测试结果。因此，激励信号和响应信号的获取最好用非接触式传感器，以避免给杆件增加阻尼和质量。如果响应传感器是接触式的，其重量要小于0.5g。

杆件放置在一个恒温箱内，以使测试温度保持不变。测试的温度覆盖阻尼材料使用的温度范围，从-20℃、-5℃、0℃、10℃、25℃、40℃到55℃。测试频率范围为1001000Hz。

SAE J1637标准中分析损耗因子的方法是半功率法。从测试的传递函数（图3-56）上，确定某个模态的共振频率f，找到共振频率峰值两侧小于峰值3dB的位置，即峰值的半功率点。得到两个半功率点对应的频率，小于f的频率称为下偏频率，用f_L表示；高于f的频率称为上偏频率，用f_U表示。上偏频率和下偏频率之间的差值为频率带宽，表示为Δf=f_U-f_L。在这个共振频率下的损耗因子为

图3-55 SAE阻尼材料测试示意图(www.xing528.com)

图3-56 传递函数与对应的共振 频率和偏差频率

除了SAE J1637之外，还有其他测量方法，如ASTM E756。ASTM E756是美国材料与试验学会的标准，即《材料振动阻尼特性的标准测试方法》（Standard Test Method for Measuring Vibration-Damping Properties of Materials）。SAE J1637是在ASTM E756的基础上发展起来的，两者有很多相似的地方，但也有不同之处，如所使用的测试样件和安装条件不一样。

在中国，也有阻尼材料的测试标准，即GB/T 18258—2000《阻尼材料 阻尼性能测试方法》，它是参考ASTM测试标准制定的。