[发明专利]阻尼材料动态特性的验证系统及其验证方法

说明书

一种阻尼材料动态特性的验证系统及其验证方法，首先是以一黏弹性材料建立一量测平台，并在一参考温度下振动而获得一实验频率响应数据；然后针对黏弹性材料建立一黏弹模型，并依据黏弹模型计算出黏弹性函数；之后将黏弹性函数代入一动态负载公式中，并计算出一模拟存储模数与一模拟耗损模数；再来，将模拟存储模数与模拟耗损模数利用一有限元素法模拟计算出一模拟频率响应数据；接着将模拟频率响应数据利用一算法逼近实验频率响应数据而计算出一对应于参考温度的整合频率响应数据；最后再通过整合频率响应数据算出一存储模数值与一损耗模数值。

技术领域

本发明关于一种阻尼材料动态特性的验证系统及其验证方法，尤指一种量测阻尼材料特性与材料参数计算的验证系统及方法。

背景技术

在现今的电子产业中，产品都被要求做的轻薄可携，但其结构强度与耐震能力也备受考验。此时在产品零件的选择中，应适时选择使用阻尼材料(Damping Material)，利用阻尼材料吸收振动时的能量，或是在摔落时减少其冲击力。

在此我们阻尼材料主要运用的方向是服务器产业。当服务器运作时，高速运转的风扇振动会影响到硬盘的读取，造成硬盘读效率的降低甚至数据读取失败，所以在服务器产品中，风扇与机壳之间会以阻尼材料隔绝振动或是直接在硬盘外壳套上一层阻尼材料。

阻尼材料因具有弹性与黏性等双重特性，所以在研究阻尼材料时采用黏弹性理论分析其行为，意即阻尼材料相当于一种黏弹性材料，当黏弹性材料受到周期性的外力时，一部分能量会由弹性变形而存储起来，另一部分能量则由材料本身的损耗转变成热能消散。能量的存储与消耗可由材料的复数模数(Complex modulus)表示，即存储模数与损耗模数。

而存储模数与损耗模数的获得，一般是使用动态机械分析仪(DMA，DynamicMechanical Analysis)去量测其材料的动态机械性质，然而此类仪器的价格不斐，若非阻尼材料的开发厂商，其购买的需求欲望实在不大。

发明内容

由于电子产业往往会利用阻尼材料来吸收振动时的能量，或减少摔落时的冲击力，以保护硬盘等电子产品可以顺利运作，也因此阻尼材料的特性研究便显得相对重要，然而在现有的技术中，大都是使用动态机械分析仪去量测阻尼材料的存储模数与损耗模数等动态机械性质，但动态机械分析仪的价格昂贵，不易取得。缘此，本发明的主要目的提供一种阻尼材料动态特性的验证方法，以通过频率响应的测量与模拟来计算比对而产生整合频率响应数据，进而供用户计算出黏弹性材料的动态机械性质。

承上所述，本发明为解决先前技术的问题所采用的必要技术手段提供一种阻尼材料动态特性的验证方法，包含以下步骤：首先步骤(a)是以一黏弹性材料建立一量测平台，并于至少一参考温度下振动该量测平台以量测获得一对应于该参考温度与该黏弹性材料的实验频率响应数据；然后步骤(b)是针对该黏弹性材料的黏弹特性建立一黏弹模型，并使该黏弹模型包含至少一弹性元素与至少一黏性元素；接着步骤(c)是依据该黏弹模型建立一相对应的本构方程式，并将该本构方程式整理成至少一由至少一弹性模数(E)与至少一黏性系数(η)所组成的黏弹性函数，其中，该弹性模数对应于该弹性元素，该黏性系数对应于该黏性元素；再来步骤(d)是将该黏弹性函数代入一含有一频率参数的动态负载公式中，并计算出对应于该黏弹性材料的一模拟存储模数(Y1)与一模拟耗损模数(Y2)，使该模拟存储模数(Y1)与该模拟耗损模数(Y2)受到该弹性模数、该黏性系数与该频率参数所控制；之后步骤(e)是将该模拟存储模数(Y1)与该模拟耗损模数(Y2)利用一有限元素法模拟计算出一模拟频率响应数据；接着步骤(f)是将该模拟频率响应数据利用一算法逼近该实验频率响应数据而计算出一对应于该参考温度的整合频率响应数据，该整合频率响应数据报含一优化弹性模数与一优化黏性系数；最后步骤(g)是将该优化弹性模数与该优化黏性系数代入该模拟存储模数与该模拟耗损模数，并计算得到在该参考温度下对应于该黏弹性材料的一存储模数值与一损耗模数值。