[发明专利]粘弹性材料动态阻尼耗散特性的预测方法

摘要

本发明提供一种粘弹性材料动态阻尼耗散特性的预测方法。包括：对哑铃状试样进行准静态阻尼迟滞特性实验得迟滞曲线；使用迟滞数据拟合第一预测模型确定材料参数；对立方体试样进行变温‑频动态阻尼耗散特性实验得到D‑T谱曲线；根据D‑T谱曲线拟合第二预测模型确定环境参数；将材料参数和环境参数代入第三预测模型获得温频转换因子函数；将D‑T谱曲线转化为D‑f谱曲线；计算不同温度下的延拓因子；将D‑f谱曲线转换为D‑lgf谱曲线，将D‑lgf谱曲线按照相应的延拓因子S_i进行水平平移得D‑lgf_r谱曲线；绘制不同温度下的f‑f_ri谱曲线，将n组f‑f_ri谱曲线依据f_ri的次序组合成f‑f_r谱曲线并转换为lgf‑lgf_r谱曲线；组合D‑lgf_r谱曲线和lgf‑lgf_r谱曲线得到组合图；输出并根据动态阻尼耗散特性总图确定不同温度和不同频率的阻尼耗散特性数据。

主权项

1.一种粘弹性材料动态阻尼耗散特性的预测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，对待预测粘弹性材料制作的哑铃状试样进行准静态阻尼迟滞特性实验，获得预测粘弹性材料的迟滞曲线；S2，使用迟滞曲线上的迟滞数据对第一预测模型进行拟合，得到表示待预测粘弹性材料的阶变函数ψ(ε)，并由阶变函数ψ(ε)确定待预测粘弹性材料的材料参数；所述第一预测模型的表达式为：所述阶变函数ψ(ε)为；公式(1)和公式(2)中：σ和ε分别为应力和应变，t为时间，η为常数，为广义阶导数，α₁、α₂和α₃为常数，且α₁＝0，α₂和α₃∈(0,1)；当ψ(ε)＝α₁时，当ψ(ε)＝α₂或α₃时，s为中间变量；S3，对待预测粘弹性材料的立方体试样进行变温‑频动态阻尼耗散特性实验，得到待预测粘弹性材料在不同温度和不同频率fj下的阻尼耗散特性谱曲线即D‑T谱曲线，j＝1，2，3，......，m；所述D‑T谱曲线包括储能模量‑温度谱曲线D′‑T谱曲线、耗能模量‑温度谱曲线D″‑T谱曲线和损耗因子‑温度谱曲线β‑T谱曲线；S4，根据D‑T谱曲线中的三种曲线分别对第二预测模型进行拟合，根据拟合结果确定待预测粘弹性材料的环境参数ζ，所述环境参数ζ包括储能模量环境参数ζ1、耗能模量环境参数ζ2和损耗因子环境参数ζ3；所述第二预测模型的表达式为：公式(3)中：ω，ωC分别为圆频率和参考圆频率，T、TC分别为温度和第一参考温度；ζ为环境参数，环境参数包括储能模量环境参数ζ1、耗能模量环境参数ζ2和损耗因子环境参数ζ3；S5，根据待预测粘弹性材料的工作温度选择第二参考温度，并将材料参数和环境参数代入第三预测模型，获得温频转换因子函数γ，所述第三预测模型的表达式为：公式(4)中：ψ为材料参数，T为温度，Tr为第二参考温度；S6，将D‑T谱曲线转化为不同温度Ti下的D‑f谱曲线，i＝1，2，3......，n；S7，根据第二参考温度Tr和第三预测模型，计算待预测粘弹性材料在不同温度Ti下的温频转换因子γi，并根据温频转换因子γi计算相应的延拓因子Si，所述延拓因子Si表达式为：Si＝lgγi   (5)；S8，将D‑f谱曲线的横坐标取对数，获得不同温度Ti下的D‑lgf谱曲线，将D‑lgf谱曲线按照相应的延拓因子Si进行水平平移，得到D‑lgfr谱曲线，若Si＞0则向右水平平移Ti下的D‑lgf谱曲线，若Si＜0则向左水平平移Ti下的D‑lgf谱曲线；S9，根据温频等效公式lgfri＝lgγi+lgf，绘制不同温度Ti下的f‑fri谱曲线，将n组f‑fri谱曲线依据fri的次序组合成f‑fr谱曲线，并将组合后的f‑fr谱曲线转换为lgf‑lgfr谱曲线；S10，组合D‑lgfr谱曲线和lgf‑lgfr谱曲线，得到组合图；S11，调整组合图的大小及显示比例，输出待预测粘弹性材料的动态阻尼耗散特性总图，根据动态阻尼耗散特性总图确定待预测粘弹性材料在不同温度和不同频率下的阻尼耗散特性数据。