《聲學與振動 彈性元件振動-聲傳遞特性實驗室測量方法 第5部分：彈性支撐件低頻平動動剛度的驅(qū)動點測量方法GBT 22159.5-2017》全文詳細解讀

《聲學與振動彈性元件振動-聲傳遞特性實驗室測量方法第5部分：彈性支撐件低頻平動動剛度的驅(qū)動點測量方法GB/T22159.5-2017》全文詳細解讀contents目錄1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語和定義4原理5測量裝置6測量方案的準則7測量過程contents目錄8測量結(jié)果估算9記錄內(nèi)容10測試報告附錄A(資料性附錄)靜態(tài)載荷-形變曲線附錄B(資料性附錄)測量不確定度參考文獻011范圍1范圍標準適用范圍本標準適用于彈性支撐件在低頻范圍內(nèi)的平動動剛度測量，特別是在實驗室環(huán)境下對振動-聲傳遞特性的評估。它詳細規(guī)定了測量彈性支撐件低頻平動動剛度的驅(qū)動點方法，適用于各種需要精確測量彈性元件動態(tài)特性的場景。測量對象包括但不限于橡膠隔振器、彈簧支撐件、空氣彈簧等彈性支撐元件。這些元件在機械系統(tǒng)、建筑結(jié)構(gòu)、交通工具等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，對系統(tǒng)的振動隔離和噪聲控制起著關(guān)鍵作用。測量頻率范圍標準中明確指出了低頻范圍的具體界定，這通常與彈性元件的自然頻率和實際應(yīng)用場景中的振動頻率范圍相關(guān)。低頻測量對于評估彈性元件在常規(guī)工作條件下的性能尤為重要。測量目的通過驅(qū)動點測量方法，準確獲取彈性支撐件在低頻范圍內(nèi)的平動動剛度值，為系統(tǒng)的振動分析、隔振設(shè)計、噪聲控制等提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。同時，該標準還旨在促進不同實驗室之間測量結(jié)果的一致性和可比性。1范圍022規(guī)范性引用文件2規(guī)范性引用文件相關(guān)力學與聲學標準在測量過程中，可能涉及力學性能的測試，如材料的彈性模量、阻尼系數(shù)等，以及聲學的相關(guān)參數(shù)，如聲壓級、聲功率等。因此，需要引用相關(guān)的力學與聲學標準，以確保測量結(jié)果的準確性和可比性。測量儀器與設(shè)備標準對于測量過程中使用的各種儀器和設(shè)備，如激振器、力傳感器、加速度計等，需要引用相應(yīng)的儀器與設(shè)備標準，以確保測量設(shè)備的精度和可靠性。GB/T22159.1-2012聲學與振動彈性元件振動-聲傳遞特性實驗室測量方法第1部分:原理與指南。該部分提供了彈性元件振動-聲傳遞特性測量的基本原理和通用指南，為后續(xù)的測量方法提供了理論基礎(chǔ)和框架。030201數(shù)據(jù)處理與分析方法標準：在獲取測量數(shù)據(jù)后，需要進行數(shù)據(jù)處理和分析，以提取出有用的信息。因此，需要引用相關(guān)的數(shù)據(jù)處理與分析方法標準，以確保數(shù)據(jù)處理過程的科學性和規(guī)范性。這些規(guī)范性引用文件為《聲學與振動彈性元件振動-聲傳遞特性實驗室測量方法第5部分：彈性支撐件低頻平動動剛度的驅(qū)動點測量方法GB/T22159.5-2017》提供了必要的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持，確保了測量方法的科學性和準確性。在實際應(yīng)用中，應(yīng)嚴格遵守這些規(guī)范性引用文件的要求，以確保測量結(jié)果的可靠性和有效性。2規(guī)范性引用文件033術(shù)語和定義彈性支撐件指能夠在受到外力作用時發(fā)生彈性變形，并在外力去除后恢復(fù)原始形狀和尺寸的元件。在振動和聲學系統(tǒng)中，彈性支撐件常用于隔離或傳遞振動能量。3術(shù)語和定義低頻平動動剛度描述彈性支撐件在低頻范圍內(nèi)，對平動（即直線運動）振動的抵抗能力。它是衡量支撐件在特定頻率下，對振動位移與引起該位移的力之間關(guān)系的物理量。驅(qū)動點測量法一種實驗方法，通過在彈性支撐件的輸入端施加力并測量由此產(chǎn)生的振動，來計算支撐件的動剛度。在測量過程中，支撐件的輸出端被阻滯，以確保測量的是輸入端的局部響應(yīng)。在進行動剛度測量之前，對彈性支撐件施加的初始載荷狀態(tài)。預(yù)載荷的存在會影響支撐件的剛度和阻尼特性，因此在測量過程中需要明確并控制預(yù)載荷條件。預(yù)載荷條件指彈性元件在振動系統(tǒng)中傳遞振動能量的能力。它受到元件的材料、結(jié)構(gòu)、尺寸以及工作環(huán)境等多種因素的影響。在聲學領(lǐng)域，振動傳遞特性對于控制噪聲和振動傳播具有重要意義。振動傳遞特性3術(shù)語和定義044原理4原理定義與背景GB/T22159.5-2017標準詳細規(guī)定了彈性支撐件在低頻平動模式下的動剛度驅(qū)動點測量方法。動剛度是衡量彈性元件在動態(tài)載荷下抵抗變形能力的重要參數(shù)，對于振動與聲學系統(tǒng)的設(shè)計與分析至關(guān)重要。測量原理該方法基于驅(qū)動點測量技術(shù)，即在彈性支撐件的輸入端施加激勵力，并同時測量該端的振動響應(yīng)。通過輸入力與輸出振動之間的關(guān)系，可以計算出支撐件的動剛度。在低頻范圍內(nèi)，這種測量方式能夠準確反映支撐件的動態(tài)特性。特定預(yù)載荷條件標準中強調(diào)了測量需在特定預(yù)載荷條件下進行，這是為了確保測量結(jié)果的一致性和可比性。預(yù)載荷的設(shè)置應(yīng)考慮到實際應(yīng)用場景中的載荷情況，以模擬真實工作環(huán)境下的支撐件性能。實驗步驟實驗步驟包括安裝彈性支撐件、施加預(yù)載荷、在輸入端施加激勵力并記錄振動響應(yīng)、處理數(shù)據(jù)并計算動剛度等。在實驗過程中，需嚴格控制實驗條件，如溫度、濕度等，以減少外部因素對測量結(jié)果的影響。數(shù)據(jù)處理與分析通過采集到的輸入力與輸出振動數(shù)據(jù)，可以繪制出頻響函數(shù)曲線。頻響函數(shù)曲線反映了支撐件在不同頻率下的動剛度特性。進一步的數(shù)據(jù)處理和分析可以提取出關(guān)鍵參數(shù)，如共振頻率、阻尼比等，為系統(tǒng)設(shè)計與優(yōu)化提供重要依據(jù)。4原理055測量裝置5測量裝置激振裝置用于在彈性支撐件上施加激勵力，產(chǎn)生振動。該裝置應(yīng)能夠精確控制激勵力的大小和頻率，以滿足不同測量需求。激振裝置通常包括激振器、功率放大器和信號發(fā)生器，能夠產(chǎn)生穩(wěn)定、可調(diào)的振動信號。測量傳感器用于測量彈性支撐件在振動過程中的力和位移。常用的測量傳感器包括力傳感器和位移傳感器。力傳感器用于測量輸入端的激勵力，而位移傳感器則用于測量輸出端的振動位移。這些傳感器應(yīng)具有高靈敏度和高精度，以確保測量結(jié)果的準確性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于實時采集和處理測量傳感器輸出的信號。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)應(yīng)具備高速采樣、多通道同步采集和實時數(shù)據(jù)處理能力，以便準確記錄和分析彈性支撐件在振動過程中的動態(tài)響應(yīng)。同時，系統(tǒng)還應(yīng)具備數(shù)據(jù)存儲和導(dǎo)出功能，便于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和處理。支撐與固定裝置用于確保彈性支撐件在測量過程中保持穩(wěn)定和固定。支撐裝置應(yīng)能夠模擬實際使用條件下的支撐條件，以減少測量誤差。固定裝置則用于將彈性支撐件牢固地固定在測量平臺上，防止其在振動過程中發(fā)生移動或變形。這些裝置的設(shè)計應(yīng)充分考慮測量精度和穩(wěn)定性要求。校準與驗證設(shè)備用于對測量裝置進行校準和驗證，以確保測量結(jié)果的準確性和可靠性。校準設(shè)備包括標準力源、標準位移源等，用于對力傳感器和位移傳感器進行校準。驗證設(shè)備則用于對整個測量系統(tǒng)進行綜合驗證，以評估其測量性能和穩(wěn)定性。通過定期校準和驗證，可以確保測量裝置長期保持高精度和可靠性。5測量裝置066測量方案的準則6測量方案的準則輸入端力與振動測量測量方案的核心在于對輸入端的力和振動進行精確測量。這要求采用高靈敏度的傳感器和穩(wěn)定的測量系統(tǒng)，以捕捉微小的力和振動變化，從而準確反映彈性支撐件的動態(tài)特性。輸出端阻滯處理在測量過程中，需確保彈性支撐件的輸出端處于阻滯狀態(tài)，即輸出端無自由振動或位移。這可以通過機械約束或阻尼裝置實現(xiàn)，以消除輸出端對測量結(jié)果的影響。預(yù)載荷條件設(shè)定在進行彈性支撐件低頻平動動剛度的驅(qū)動點測量前，需明確并設(shè)定特定的預(yù)載荷條件。預(yù)載荷的選擇應(yīng)基于實際應(yīng)用場景，確保測量結(jié)果的有效性和準確性。030201數(shù)據(jù)處理與分析測量得到的數(shù)據(jù)需經(jīng)過嚴格的處理與分析，包括濾波、去噪、校準等步驟，以確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。同時，需采用合適的數(shù)學模型和算法對動剛度進行計算和評估。6測量方案的準則重復(fù)性與再現(xiàn)性驗證為提高測量結(jié)果的可靠性，需進行重復(fù)性和再現(xiàn)性驗證。這包括在不同時間、不同操作人員、不同測量設(shè)備條件下進行多次測量，以評估測量結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性。安全規(guī)范與環(huán)境保護在整個測量過程中，需嚴格遵守安全規(guī)范和環(huán)境保護要求。這包括確保測量設(shè)備的安全運行、防止人員傷害、減少對環(huán)境的影響等。同時，需對測量過程中產(chǎn)生的廢棄物進行合理處理。077測量過程7測量過程預(yù)載荷條件設(shè)定在進行彈性支撐件低頻平動動剛度的驅(qū)動點測量前，需根據(jù)標準規(guī)定設(shè)定特定的預(yù)載荷條件。預(yù)載荷的施加應(yīng)確保支撐件處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)，以模擬實際使用中的受力情況。輸入端力與振動測量在彈性支撐件的輸入端施加激勵力，并同時測量該端的振動響應(yīng)。這一步驟是獲取支撐件動態(tài)特性的關(guān)鍵，通過精確的力和振動測量，可以為后續(xù)動剛度的計算提供可靠數(shù)據(jù)。輸出端阻滯處理為了準確測量輸入端的動剛度，需要在彈性支撐件的輸出端進行阻滯處理，以消除輸出端振動對測量結(jié)果的影響。這一步驟確保了測量結(jié)果的準確性和可靠性。根據(jù)輸入端的力和振動測量數(shù)據(jù)，利用驅(qū)動點測量法的原理，計算彈性支撐件的低頻平動動剛度。動剛度的計算涉及復(fù)雜的力學和振動分析，需嚴格按照標準規(guī)定的方法進行。動剛度計算對計算得到的動剛度結(jié)果進行驗證和評估，確保其符合標準要求。如有必要，可進行多次測量并取平均值以提高結(jié)果的準確性。同時，還需對測量過程中可能出現(xiàn)的誤差進行分析和修正。結(jié)果驗證與評估7測量過程088測量結(jié)果估算動剛度計算根據(jù)驅(qū)動點測量法，動剛度（K）的計算基于輸入端的力和振動測量值。通常，動剛度定義為在特定頻率下，單位位移所需的力。計算公式可能涉及力（F）與位移（x）的比值，或更復(fù)雜的動態(tài)響應(yīng)函數(shù)。誤差分析測量結(jié)果估算過程中需進行誤差分析，以評估測量不確定度。誤差來源可能包括測量設(shè)備的精度、環(huán)境條件的波動、試樣的安裝與固定方式等。通過統(tǒng)計方法（如標準偏差、置信區(qū)間等）量化誤差，確保測量結(jié)果的可靠性。8測量結(jié)果估算數(shù)據(jù)擬合與模型驗證對測量數(shù)據(jù)進行擬合處理，以建立動剛度與頻率之間的數(shù)學模型。通過比較擬合曲線與實驗數(shù)據(jù)的一致性，驗證模型的準確性。此外，還可利用模型預(yù)測不同條件下的動剛度值，為實際應(yīng)用提供參考。結(jié)果報告與解釋測量結(jié)果估算完成后，需編制詳細的結(jié)果報告。報告應(yīng)包括測量條件、實驗數(shù)據(jù)、計算過程、誤差分析、模型驗證等內(nèi)容。同時，對結(jié)果進行合理解釋，說明動剛度的物理意義及其對彈性支撐件性能的影響。8測量結(jié)果估算099記錄內(nèi)容9記錄內(nèi)容測量設(shè)備與儀器列出所有用于測量的設(shè)備與儀器，包括力傳感器、振動傳感器、信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，并注明其型號、精度及校準狀態(tài)，確保測量結(jié)果的可靠性。實驗步驟與操作詳細記錄實驗的具體步驟和操作過程，包括安裝彈性支撐件、施加預(yù)載荷、啟動測量設(shè)備、采集數(shù)據(jù)等。特別要強調(diào)關(guān)鍵步驟的操作要點和注意事項，以避免實驗誤差。實驗條件與準備詳細記錄實驗環(huán)境的溫度、濕度等條件，確保實驗結(jié)果的準確性。同時，明確彈性支撐件的規(guī)格、型號及預(yù)載荷條件，為實驗提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支持。0302019記錄內(nèi)容數(shù)據(jù)處理與分析介紹數(shù)據(jù)處理的方法，包括濾波、去噪、傅里葉變換等，以及動剛度的計算方法。同時，分析實驗結(jié)果，討論預(yù)載荷、頻率等因素對動剛度的影響，為實際應(yīng)用提供參考。實驗結(jié)論與驗證總結(jié)實驗結(jié)果，得出彈性支撐件低頻平動動剛度的具體數(shù)值或范圍。通過與理論計算或其他實驗結(jié)果的對比驗證，評估實驗方法的準確性和可靠性。誤差分析與改進措施分析實驗過程中可能存在的誤差來源，如設(shè)備精度、操作不當?shù)龋⑻岢鱿鄳?yīng)的改進措施。同時，討論實驗方法的局限性，為未來的研究提供方向。實驗報告與文檔強調(diào)實驗結(jié)束后應(yīng)編寫詳細的實驗報告，包括實驗?zāi)康?、原理、條件、步驟、數(shù)據(jù)、結(jié)果、結(jié)論等所有關(guān)鍵信息。同時，整理實驗過程中產(chǎn)生的所有文檔和資料，以備后續(xù)查閱和驗證。9記錄內(nèi)容“1010測試報告測試目的與范圍明確測試旨在評估彈性支撐件在低頻平動條件下的動剛度特性，涵蓋特定預(yù)載荷條件下的驅(qū)動點測量方法。測試設(shè)備與儀器列出所有用于測試的設(shè)備，包括力傳感器、振動測量儀、信號發(fā)生器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，確保設(shè)備精度符合標準要求。10測試報告測試步驟與方法：樣品準備與安裝：詳細描述樣品的預(yù)處理、安裝及預(yù)載荷施加過程，確保測試條件的一致性。10測試報告驅(qū)動點測量法實施：闡述在輸出端阻滯條件下，通過輸入端施加激勵并測量力與振動響應(yīng)的過程，包括激勵信號的選擇、數(shù)據(jù)采集與處理等。動剛度計算根據(jù)測量數(shù)據(jù)，采用合適的算法計算彈性支撐件的動剛度，并給出計算公式及參數(shù)說明。10測試報告測試結(jié)果與分析：10測試報告數(shù)據(jù)展示：以圖表形式展示測量得到的力與振動響應(yīng)曲線，直觀反映動剛度特性。結(jié)果對比：將測試結(jié)果與理論預(yù)測值或標準值進行對比分析，評估樣品性能是否符合要求。附錄包括測試原始數(shù)據(jù)、計算過程、參考文獻等補充材料，供進一步分析或驗證使用。誤差分析討論測試過程中可能引入的誤差來源，如設(shè)備精度、環(huán)境干擾等，并提出改進措施。結(jié)論與建議基于測試結(jié)果，給出關(guān)于彈性支撐件低頻平動動剛度特性的結(jié)論性評價，并提出改進設(shè)計或生產(chǎn)工藝的建議。10測試報告11附錄A(資料性附錄)靜態(tài)載荷-形變曲線定義與目的靜態(tài)載荷-形變曲線是描述彈性支撐件在靜態(tài)載荷作用下，其形變隨載荷變化關(guān)系的圖形表示。該曲線對于理解彈性支撐件的基本力學特性、評估其承載能力及預(yù)測其在不同載荷條件下的行為至關(guān)重要。附錄A(資料性附錄)靜態(tài)載荷-形變曲線測量方法：加載與測量：在實驗室條件下，對彈性支撐件施加一系列逐漸增加的靜態(tài)載荷，同時精確測量每個載荷點對應(yīng)的形變值。加載過程應(yīng)緩慢且均勻，以確保測量結(jié)果的準確性。數(shù)據(jù)記錄：將每個載荷點及其對應(yīng)的形變值記錄下來，形成一系列數(shù)據(jù)點。這些數(shù)據(jù)點將用于繪制靜態(tài)載荷-形變曲線。附錄A(資料性附錄)靜態(tài)載荷-形變曲線曲線繪制：坐標軸設(shè)定：橫坐標表示靜態(tài)載荷（通常以牛頓N為單位），縱坐標表示形變（通常以毫米mm為單位）。曲線擬合：利用記錄的數(shù)據(jù)點，通過曲線擬合技術(shù)（如線性回歸、多項式擬合等）繪制出靜態(tài)載荷-形變曲線。曲線的形狀和斜率反映了彈性支撐件的剛度特性。附錄A(資料性附錄)靜態(tài)載荷-形變曲線附錄A(資料性附錄)靜態(tài)載荷-形變曲線010203曲線分析：線性段：在曲線的初始階段，通常表現(xiàn)為線性關(guān)系，即形變與載荷成正比。這一階段反映了彈性支撐件的線性剛度特性。非線性段：隨著載荷的增加，曲線可能逐漸偏離線性關(guān)系，進入非線性段。這一階段表明彈性支撐件的剛度隨載荷變化而變化，可能涉及材料的非線性行為或結(jié)構(gòu)的幾何非線性。極限點在某些情況下，曲線可能達到一個極限點，此時彈性支撐件發(fā)生破壞或無法繼續(xù)承受更大的載荷。極限點的存在對于評估彈性支撐件的承載能力具有重要意義。附錄A(資料性附錄)靜態(tài)載荷-形變曲線應(yīng)用與意義：性能評估：通過對不同彈性支撐件的靜態(tài)載荷-形變曲線進行比較分析，可以評估其性能優(yōu)劣并優(yōu)化設(shè)計方案。設(shè)計參考：靜態(tài)載荷-形變曲線為彈性支撐件的設(shè)計提供了重要參考依據(jù)。設(shè)計師可以根據(jù)曲線的形狀和斜率選擇合適的材料、結(jié)構(gòu)和尺寸以滿足特定的力學要求。故障診斷：在實際應(yīng)用中，通過觀察彈性支撐件的靜態(tài)載荷-形變曲線是否發(fā)生異常變化（如斜率突變、極限點降低等），可以及時發(fā)現(xiàn)并診斷潛在的故障問題。附錄A(資料性附錄)靜態(tài)載荷-形變曲線12附錄B(資料性附錄)測量不確定度測量不確定度是與測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的一個參數(shù)，用于表征合理賦予被測量值的分散性。它反映了測量水平的高低，是評價測量結(jié)果質(zhì)量的重要指標。定義測量不確定度是衡量測量過程是否持續(xù)受控、測量結(jié)果是否能保持穩(wěn)定一致的關(guān)鍵參數(shù)。在報告物理量測量結(jié)果時，必須給出相應(yīng)的不確定度，以增強測量結(jié)果的可信性和可比性。重要性測量不確定度的定義與重要性隨機性來源包括測量條件的不充分性，如環(huán)境因素的微小變化、測量儀器的隨機誤差等。系統(tǒng)性來源涉及測量原理、方法、儀器性能等方面的局限性，以及人為因素如操作不當、讀數(shù)誤差等。測量不確定度的來源A類評定基于統(tǒng)計分析的方法，通過對同一被測量進行多次重復(fù)測量，計算測量結(jié)果的算術(shù)平均值和標準差，從而評定測量不確定度。B類評定測量不確定度的評定方法基于經(jīng)驗、信息或其他非統(tǒng)計方法，如根據(jù)校準證書、儀器說明書、以前測量的經(jīng)驗數(shù)據(jù)等，對測量不確定度進行評定。0102擴展不確定度為提高測量結(jié)果所在區(qū)間的可信程度，通常將合成標準不確定度乘以包含因子（擴展因子），得到擴展不確定度，并以置信區(qū)間的形式表示。標準不確定度以標準偏差表示，分為A類標準不確定度和B類標準不確定度。合成標準不確定度當測量結(jié)果由多個輸入量共同決定時，需將各輸入量的標準不確定度進行合成，得到輸出量的合成標準不確定度。測量不確定度的表示與報告GB/T22159.5-2017標準中明確規(guī)定了彈性支撐件低頻平動動剛度的驅(qū)動點測量方法，并強調(diào)了測量不確定度評定的重要性。在實際應(yīng)用中，應(yīng)嚴格按照標準要求進行測量和不確定度評定，以確保測量結(jié)果的準確性和可靠性。測量不確定度在標準中的應(yīng)用報告測量結(jié)果時，應(yīng)同時給出測量值和相應(yīng)的不確定度信息，以便用戶正確理解和使用測量結(jié)果。隨著測量技術(shù)和方法的不斷發(fā)展，測量不確定度的評定方法也在不斷完善和更新，因此在實際應(yīng)用中應(yīng)關(guān)注相關(guān)領(lǐng)域的最新動態(tài)和技術(shù)進展。在進行測量不確定度評定時，應(yīng)充分考慮各種影響因素，確保評定的全面性和準確性。注意