本标准规定了金属材料高温弹性模量测量方法圆盘振子法的术语、定义、符号、测量原理与公式、测量器具与装置、试样、测量条件与操作要求、数据处理、精度与偏差以及试验报告等。本标准适用于室温至 2000℃间材质均匀的金属材料圆盘状试样共振频率的测量，由此可确定试样的动态杨氏模量、动态切变模量及动态泊松比。也适用于玻璃、陶瓷等材质均匀、各向同性的其他固体材料的检测。 GB/T 14453-1993 金属材料高温弹性模量测量方法 圆盘振子法 GB/T14453-1993 标准下载解压密码：www.bzxz.net

中华人民共和国国家标准
金属材料高温弹性模量测量方法圆盘振子法
Metallic material --Standard test method for the elasticmodulus at high temperature-The method of disc- Vibrator主题内容与适用范围
GB/T 14453---93
本标准规定了金属材料高温弹性模量测量方法圆盘振子法的术语、定义、符号、测量原理与公式、测量器具与装置、试样、测量条件与操作要求、数据处理、精度与偏差以及试验报告等本标准适用于室温至十2000℃间材质均勾的金属材料圆盘状试样共振频率的测量，由此可确定试样的动态杨氏模量、动态切变模量及动态泊松比。也适用于玻璃、陶瓷等材质均匀、各向同性的其他固体材料的检测。
2引用标准
GB/T2105金属材料杨氏模量、切变模量及泊松比测量方法（动力学法）GB1423贵金属及其合金密度测量方法GB8170数值修约规则
3术语、定义及符号
3.1节圆此内容来自标准下载网
圆板在振动中位移为零的同心圆。3.2节径
圆板在振动中位移为零的直径。3.3共振频率
引致试样产生共振的强迫振动频率，用符号fm表示，单位为Hz；下标m为节圆数n为节径数3.4挠曲振动
板基元振动方向与板的中性面垂直的振动称为“挠曲振动”，与周边自由板挠曲振动基频频率/相应的节径分布如图1(a)所示，与次低频率f1相应的节圆分布与振形如图1(b)所示。3.5杨氏模量、切变模量、泊松比、弹性模量的定义、符号及单位按GB/T2105标准规定执行。国家技术监督局1993-06-01批准1994-01-01实施
4测量原理与公式
4.1测量原理
GB/T14453—93
图1自由圆板基频与次低频的曲振动d—试样直径试样的机械共振频率由材料的杨氏模量、密度和试样的直径及其与厚度的比值确定。因此，试样的几何尺寸、密度和机械共振频率被测定后，相应的动态杨氏模量和泊松比即可求出；试样的切变模量可用杨氏模量和泊松比值计算。
以强迫共振法测量试样的共振频率时，试样被激励产生的振动是由·个换能器提供的，该换能器将来自频率连续可变的振荡器的电信号转换成机械振动；用另一个换能器来拾取试样的机械振动，并将它转换成可在仪表上显示的电信号，根据电信号的特征来检测试样的共振频率。4.2基本公式
圆板做挠曲共振时，其杨氏模量与共振频率，密度和几何尺寸间有下述关系：E - 1. 00 X 10-12 pd\ fmm/Km.式中：E..动态杨氏模量,GPa；
密度，/cm2
直径，mm：
J.n—一节圆数为m，节径数为n时的共振频率,Hz;Km——与厚度直径比h/d、泊松比μ及m、n值有关的频率常数，无量纲。试样的动态切变模量用下述公式求出：G=E/2(1+μ)
式中：G：·动态切变模量,GPa；一泊松比、无量纲。
（2）
试样的泊松比由次低频率fi.与基频频率fc2的比值io/fo2和厚度h与直径d的比值h/d确定，见表1。
5测量器具与装置
5.1量具
游标卡尺：测量试样直径，最小分度不大于0.02mmF分尺：测量试样厚度，最小分度不大于0.002mm；538
GB/T 14453 - 93
天平：称量试样质量，感量不大」0.001g；热电偶：在变温试验中用来测量试样温度；温度不高汀1200C时，测量精度应达+2C：1200C以上应达±5C。
5.2测量装置
可在不同温度下完成弹性模量检测的共振测试装置示意图如图2所示，用数字频率计来完成引致试样共振的振荡器输出频率的精确测定。依功能的不同，换能器分为激励器与拾振器两种：以选频放大器内附的交流电压表检测共振信号。在变温测量中，需要以本沙育图形来判断虚假共振，此时应将振荡器与放大器的输出分别供给示波器的水平与垂首偏转板。2
图2挠曲共振测试装置
1—加热炉；2—试样；3-频率计：4耦合杆：5-振荡器；6一激励换能器，7-拾振换能器；8探针：9-示波器；10：放大器；11麾伏计
5.2.1振荡器
在20～100Hz范围内有连续可变的频率输出，在任--确定位置上频率漂移应好于0.1Hz/min：其输出功率应保证所用激励换能器能够激发几何尺寸在规定范围内的任何试样。5.2.2数字频率计
可用于振动周期测量的计数式频率计；测量误差不大于土0.1Hz，晶体稳定度应不低于10\/d量级。
5.2.3换能器
5.2.3.1在所检测的试样频率变化范围内，激励器的输出功率损失应不大于3dB，拾振器应具有尽可能好的频率响应。
5.2.3.2般可用压电式换能器；建议利用附有屏蔽罩的钛酸锁或锆钛酸铅压电陶瓷。压电陶瓷与耦合杆间充填锡等介质以尽可能消除能量损耗。5.2.3.3室温下作为共振模式与级次鉴别用的探针可利用改装后的晶体唱头。5.2.4耦合杆
在测试温度范围内应有足够的刚性，支撑试样的耦合杆及支杆端部可具有义形、圆形等形状；若将换能器及其耦合杆置十试样上方，应注意消除附加质量对试样共振的影响。5.2.5放大器
其输入阻抗应与拾振换能器的阻抗匹配，频率响应范函应满足测试要求，对共振信号的测试灵嫩度不低于1uV。推荐以锁定放大器来完成拾振信号的选频放大与测量。5.2.6示波器
频率响应范围及灵敏度应满足测试要求的通用示波器3
5.2.7加热炉
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加热炉温度的升、降应是可控制的；在检测温度范围内，均温区横、纵问尺于应不小于40mm，温度偏差应好于土5℃。
6试样
试样为圆盘状，试样的最小质量由拾振系统检测灵敏度决定。试样的直径基本出加热炉允许的空问决定；推荐试样直径为18~24mm，厚度1.5~3mm，试样直径间的差值应不大于0.02mm，l下两个表面的不平行度小于0.02mm.表面粗糙度R，值为1.6μm。7测试条件与操作要求
7.1儿何尺寸的测量
试样清洗后进行测量，试样径以均分角度取5次测量的平均值，厚度沿板不同部位随机选取5点进行测量后取平均值。
7.2密度的测量
密度的测量按照GB1423规定执行。7.3试样安装
将试样水平放置在两根耦合杆项端上，使试样边缘与杆的3～4个接触点间距离相等接触点与试样对称轴心的距离应尽可能接近0.68r，r为试样的半径7.4共振调谐
首先借被测试样模量的估算值和测得的静态参数，据4.2条所述的基本公式完成共振频率的估算。试样装设好，启动装置，将适于激励试样的、尽可能低的功率输给激励换能器。选择放大器的频率范围利增益，使之足以检测试样共振。调节示波器，使在试样共振时，能得到清晰的李沙育图形。在预定的频率范围内进行扫描得到稳定的共振显示。7.5鉴频方法
可用粉纹法、探针法或阻尼法分别完成对室温下振动模式和级次的鉴别，这种鉴别主要是据对振动节点位置的观测。在利用粉纹法时，将矽胶粉末均匀地撒在试样的表面上，在疑为试样共振的频率位置。增加振荡器的输出功率，试样共振时会看到这些粉末聚集到试样的节点（线）处。在利用探针法或阻尼法时，沿着与试样中心等距的位置或其垂直方向移动探针，轻轻触及不同部位；试样共振时，会发现共振示值有明显的不同反应：在波节处无反应，在波腹处有明显的响应或衰减；与共振频率f和f相应的波节分布如图1所示，
7.6共振频率测量
7.6.1室温下的测量
在振荡器频率逐步增加的过程中，为防止试样氧化并减少其共振阻尼，将炉内空气拥出，当桌空度达到预定指标后，加热升温。温度升到指定温度时，需保温10～20min方可进行测量。在测量过程中应密切跟踪共振频率随温度的变化，并据拾振信号特征或李沙育图形进行判别，保证测量结果的可靠性。尚有疑问时，可据2和f1分别完成高温弹性模量的计算，据结果的…致性完成鉴别。
8数据处理
8.1室温杨氏模量与泊松比
据圆盘试样的密度、直径和厚度，以及基频和次低频挠曲共振频率Fo和f值，分别求出h/d和J/f的比值，从表1中查出试样的泊松比，再利用表2查得K值代入公式（3）即可求出杨氏模量540
武中：fio-
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E1.00× 10-12pd\f/K
圆盘状试样挠曲共振次低频频率,Hz；由试样厚度与直径比和泊松比决定的频率常数，无量纲，见表2。（3)
为「校核，可以基频频率fo代替f1，以频率常数K2代替K1后，据公式（3)完成E值计算；K.2值见表3。
表1泊松比u与频率比i。/fo和厚度直径比h/d关系表h/d
2频率常数K与泊松比#、厚度直径比h/d关系表表2
8.2切变模量
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表3频率常数K与泊松比u、厚度直径比h/d关系表泊
将杨氏模量、泊松比值代人公式(2)即可求出。8.3高温弹性模量
高温弹性模量由下式计算：
M M.(f/f)\/(+ αa))
式中：M室温下的弹性模量.GPa；M,一温度t下的弹性模量，GPa；J—室温下试样的基频共振频率，Hz;f.—温度t下试样同-振动级次的共振频率，Hz;一室温与温度t间试样的平均线膨胀系数，（C）；Q-
At———温度t与室温间的温度差，C。8.4数值修约
(0. 174 2
对算出的杨氏模量、切变模量取三位有效数字，泊松比取两位有效数字，数值修约执行（B8170有关规定。
9精度和偏差
按本标准规定，测得的动态杨氏模量与泊松比不确定度小于5%量级，切变模载小下10%。10报告
实验报告般包括下述内容：
对材料的描述：牌号、化学成分、加工条件等；对试样的描述：制备方法、几何尺寸、密度或重量；b.
测量方法的描述：采用的试验方法，所用的主要测量器具；对坏境的描述：包括温度、介质、测试过程中的扰情况等；测试结果；
误差估算；
送样单位、测试人、校对人、审核人的签名和测试口期。附加说明：
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本标准由中华人民共和国治金工业部提出。本标准由中国核动力研究设计院和首钢总公司冶金所共同起草。本标准主要起草人高占武、李昕。本标准水平等级标记GB/T14453--921513
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