【建筑材料行业标准(JC)】 玻璃材料弹性模量、剪切模量和泊松比试验方法

JC/T 678-.. 1997
本标准非等效采用了美国材料试验协会标准ASTMC623《采用共振法测定玻璃和微晶玻璃弹性模量、剪切模量和泊松比试验方法》。考虑到建筑玻璃在常温下的实际应用情况，在编制过程中遵循了实用、有效和科学的原则，采纳了其中的常温下测定玻璃弹性模量的试验方法，删除了高温和低温下的试验方法。
本标准由国家建筑材料工业局标准化研究所提出。本标准由中国建筑材料科学研究院玻璃科学研究所归口。本标准起草单位：中国建筑材料科学研究院玻璃科学研究所。本标准主要起草人：杨建军、韩松、王文彪、王映洲。320
中华人民共和国建材行业标准
玻璃材料弹性模量、剪切模量
和泊松比试验方法
Test method for Young's modulus ,shear modulusand Poisson's ratio of glass materialJC/T 678-1997
本试验方法规定了采用共振法测量常温下的玻璃材料的弹性模量、剪切模量和泊松比的试验方法。适用于玻璃和微晶玻璃材料。
2引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标推的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。GB1216-—1985千分尺
3装置
3.1测试装置主要由音频发生器、音频放大器、功率放大器、检频器、示波器、换能器等组成，如图1所示。音频发生器用以产生一个正弦波，通过起振换能器将电信号转换成机械振动使玻璃试样发生振动，再通过探测换能器将探测到的材料产生的共振转换成电信号，经功率放大器放大后由检频器测得其共振频率，然后通过一定计算则可分别求得材料的弹性模量或剪切模量音频发生器
3.1.1音频发生器
音频发生器
检频器
激励换能器
电磁头
功率放大群
探测换能器
拾音器
试验装置示意图
亲波器
应能产生100Hz到20000Hz范围的频率变化，其频率源移在任何给定值下不应超过1Hz/min。国家建筑材料工业局1997-08-22批准1998-01-01实施
3.1.2音频放大器
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应能有足够的功率输出，使激励换能器激励一定重量的材料振动。3.1.3换能器
应有两种换能器：一种为激励换能器，用以产生振动，可以是高频扬声器或其他类似装置；另一种为探测换能器，用以探测产生的振动，可以是晶体拾音器或其他类似装置。3.1.4功率放大器
应与所选择的探测器相匹配，用以放大信号。3.1.5示波器
般实验室适用的阴极射线式的示波器。3.1.6检频器
测量精度应能在士1Hz范围内。
3.1.7只要使试样的振动不受到限制，任何适用的试样悬挂方法均可采用，如棉、玻璃纤维丝或金属丝等。此内容来自标准下载网
4试样的制备
4.1测定弹性模量的试样截面应为矩形或圆形；剪切模量的试样截面应为矩形。4.2对于-给定试样，其共振频率与试样尺寸、密度及其弹性模量或剪切模量之间有一定的函数关系，因此，应根据玻璃弹性模量估计值来确定试样的尺寸，使其共振频率在所选用的探测器的频率响应范围内。般来说，对于普通钠钙硅系统玻璃，其弹性模量约为70GPa，建议玻璃尺寸为：矩形试样120mmX25mm×3mm；圆棒试样120mm×@4mm；这样，试样的基频振动大约在1000Hz到2000Hz之间，以便消除悬丝的耦合影响。试样重量要大于5g。4.3试样应进行抛光处理，使所有表面保证平整、无划伤、裂痕等表面材料非均匀性缺陷；上下表面的平行度应保持在0.02mm以内。
5试验程序
5.1弹性模量试验程序
5.1.1将试样按图2所示用棉线或金属丝悬挂起来，其悬挂点位置应在试样长度的0.224L以内，且在试样的中心线上，使音频发生器产生振动通过换能器激励试样产生弯曲振动；激励换能器
探测换能器
图2用棉线或金属丝悬挂法测量弹性模量时的悬挂位置示意图5.1.2在试样没有被激励时，调节示波器，使之产生一水平基线。322
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5.1.3调节探测回路的增益，将探测到试样的振动，经过放大后，使信号最强，并显示于示波器上，以便进行精确测量频率。
5.1.4慢慢调节音频发生器的频率，使试样产生的最大正弦波图形显示于示波器上。5.1.5找到试样稳态共振时的弯曲基频。在确定基频时，将探测器的悬挂位置定在试样节点处，见图3，此时，共振信号则会降至零，表明此前的共振频率为弯曲基频。0.224
图3基频振动时的节点位置示意图5.2剪切模量试验程序
5.2.1将试样按图4所示用棉线或金属丝悬挂起来，其悬挂点位置应在试样长度的0.224L以内，使音频发生器产生的振动通过激励换能器激励试样产生扭曲振动。5.2.2找到试样稳态共振时的扭振基频。在确定此基频时，将探测器的悬挂位置定在试样宽度的中间位置，此时，共振信号则会降至零，表明此前的共振频率为扭振基频。激励换能器
探满换能器
图4用棉线或金属丝悬挂法测量剪切模量时的悬挂位置示意图5.3用符合GB1216的精度为土0.01mm的千分尺精确测量试样的尺寸。5.4用称量精度为士10mg的天平精确称量试样的重量。6 结果计算
6.1弹性模量的计算
6.1.1矩形试样，按式(1)计算：E 94. 65(L3/bt*)Twf2×10-12
式中：E——弹性模量,GPa;
L—试样长度,cm;
b试样宽度,cm;
t-—试样厚度,cm;
e——试样质量,g;
f试样的共振频率,Hz;
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校正因子，与试样几何尺寸、泊松比有关，见表1。表1校正因子T1
K(t/L)*
*对于圆棒试样K=1/4;对于矩形试样K=1/3.46416. 1. 2
圆棒试样，按式(2)计算：
E=1. 6091(L3/D)Twf2X10-10
式中：D—圆棒直径,cm。
6.2剪切模量的计算
矩形试样，按式(3)计算
G=(10Bwf2×10-1)/(1+A)
b/t+t/b
6t4(t/b)-2. 52(t/6)2+0.21(t/6)6-式中：A
校正因子，与试样宽厚比有关，见图5；剪切模量，GPa；
参数。
6.3泊松比的计算
泊松比按式（4)计算：
泊松比；
式中：μ--
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剪切模量校正因子 A
宽度与厚度之比.(b/t)
图5剪切模量校正因子A与宽厚比的曲线图μ=(E/2G)
E-弹性模量,GPa；
G—剪切模量,GPa。
7精度
弹性模量、剪切模量的精度应达到1%；泊松比的精度应达到10%8试验报告
试验报告应包括以下内容：
a）委托单位；
b）试样名称、规格和编号；
c）所用仪器型号；
d）试验方法；
e）试样质量：
f）弹性模量、剪切模量和泊松比计算值；g）试验单位及试验人员；
h）试验日期。
（4）
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