原理与评价

复合损耗因子:衡量材料阻尼能力的指标

复合损耗因子表示材料在振动中耗散能量的能力,数值越高,阻尼性能通常越好,但读数时必须结合温度和频率。本文只讲原理和读数方法,不涉及计算过程和公司数据。


它衡量什么

材料在周期性载荷下,一部分能量以弹性形式存储并释放,另一部分通过内部摩擦和微观结构变化变成热而耗散。损耗因子描述的就是耗散与存储之间的相对大小:越大,说明每个振动周期里被消耗的比例越高。

对喷涂在金属板上的阻尼涂层,人们关心的往往是“涂层加基板”作为整体的复合损耗因子,而不只是涂层这一种材料自己的性质。涂层厚度、基板材料和厚度都会改变这个整体数值。


为什么必须带温度和频率

阻尼涂料的主体是黏弹性高分子,它的刚度和耗能能力都随温度和频率改变:在某个温度和频率范围里耗能最强,偏离这个范围后,同一种材料的损耗因子可能明显下降。

所以“损耗因子高”本身不是结论。只有当材料的有效温区和频区与产品实际工作温度、目标振动频率重合时,这个数值才有工程意义。


ISO 6721 系列各部分关注什么

ISO 6721-1:2019 给出动态力学性能测定的一般原则,并关注线性黏弹性区域内的测量。ISO 6721-3:2021 规定的是弯曲振动、共振曲线法,其适用范围包括涂覆金属和夹层结构,并涉及性能随温度、频率的变化。

不同方法、不同标准体系(包括国家标准或其他组织的标准)的试样形式、激励方式和数据处理各不相同,不能默认等同。引用时要写清依据的是哪一部分、哪一年的版本。


常用的测量方式与各自的局限

常见的有动态力学分析(DMA)和共振类的振动试验。DMA 在受控温度下对小试样施加动态力或应变,并读取响应;共振曲线法则让试样在弯曲振动下共振,从共振曲线读取信息。两者的试样形式、频率范围和读取方式不同,结果不一定可以直接互相比较。

无论哪种方式,数据都来自特定的试样和条件,不代表任何实际结构的整体降噪效果。


材料层数据与整机性能的差别

损耗因子是一项材料层或试样层面的数据,用来比较材料、指导选材与配方优化。车体、设备罩壳的振动传递路径、边界约束、模态和噪声辐射都更复杂,同样的涂层用在不同结构上的效果可能不同。

因此不要用一个试样数据去承诺整机降噪量,应结合结构、激励频率和涂覆方案做测试验证。


引用或索取数值时的核对清单

一个可比较的数值,至少应同时写明:依据的标准及其部分和年份;测试温度;对应的频率或振动模态;试样描述(基板材料与厚度、涂层厚度和涂覆方式、固化与预处理状态);报告编号与出具机构;损耗因子是涂层本身的,还是涂层加基板整体的。

缺少其中任何一项,两个数值都无法直接比较。


常见误读与失败路径

只比较一个数字,不看测试温度和频率;各自取自己峰值处的最高值给材料排名,而不是在同一实际使用温度、同一频率和可比的构造下比较;把不同方法得到的数值混在一张表里;把涂层与基板整体的数据当成涂层自身性质,或者反过来;忽略涂层增加的质量和厚度本身对结构的影响。

遇到数据不齐全时,应向提供方索取条件,而不是自行补全。


需要带给技术团队的信息

咨询选材时请提供:实际工作温度范围、关注的振动频率或频段、基板材料与厚度、涂覆限制(厚度、质量、工艺)、已有的测试数据及其测试条件。我们据此判断哪些数据有参考意义、还需要补充什么验证。


资料来源

ISO 6721-1:2019 动态力学性能测定:一般原则(ISO 官方标准页面,用于核对范围):https://www.iso.org/standard/73142.html

ISO 6721-3:2021 动态力学性能测定:弯曲振动、共振曲线法(ISO 官方标准页面,用于核对范围):https://www.iso.org/standard/79997.html

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