Приложение Г (обязательное). Метод определения динамической жесткости

Приложение Г
(обязательное)

Метод определения динамической жесткости

Г.1 Общие положения

Г.1.1 Метод, приведенный в настоящем приложении, применяют для определения динамической жесткости звукоизоляционных упругих материалов с гладкой поверхностью, применяемых для звукоизоляции в плавающих полах жилых зданий.

Метод не применяют при действии нагрузок менее 0,4 кПа*, например, для материалов, предназначенных для внутренней облицовки стен, или более 4 кПа, например, для материалов, укладываемых под основание оборудования.

Примечание - Зависимость динамической жесткости звукоизоляционных материалов от предварительной статической нагрузки не является характерной для материалов, применяемых, как правило, для внутренних стен, например, для полистирола или минерального волокна. Разность между значениями динамической жесткости, измеренными при статической нагрузке 2 кПа, и значениями, измеренными при низкой предварительной нагрузке, составляет 10% - 20%.

Г.1.2 В настоящем методе применяют показатель динамической жесткости , , отнесенный к площади поверхности образца упругого материала и определяемый по формуле

, (Г.1)

где F - динамическая сила, действующая в направлении, перпендикулярном к поверхности образца, Н;

S - площадь образца для испытания, ;

- динамическое смещение толщины образца упругого материала, м.

Г.1.3 При проведении испытаний определяют следующие характеристики динамической жесткости:

- динамическая жесткость скелета демпфирующего материала образца , отнесенная к площади поверхности образца;

- динамическая жесткость газа (воздуха), заключенного в образце, , отнесенная к площади поверхности образца;

- полная динамическая жесткость , отнесенная к площади поверхности образца;

- измеренная динамическая жесткость упругого материала , отнесенная к площади поверхности образца.

Примечания

1 Динамическая жесткость скелета демпфирующего материала образца представляет собой динамическую жесткость твердого тела образца без учета динамической жесткости газа (воздуха), заключенного в образце.

2 Полная динамическая жесткость включает в себя динамическую жесткость структуры скелета материала образца и динамическую жесткость газа (воздуха), заключенного в образце.

Г.2 Сущность метода

Определяют полную динамическую жесткость системы с установленным образцом при максимальной амплитуде колебания этой системы (резонансный метод). Образец с нагружающим элементом (далее - нагружающая пластина) образуют механическую резонансную систему, в которой роль пружины играет упругий образец, массы - нагружающая пластина. Измеряют резонансную частоту .

Резонансная частота системы , Гц, - частота, при которой в системе с образцом возникает резонанс, определяемая по формуле

, (Г.2)

где - полная динамическая жесткость системы с образцом, отнесенная к площади поверхности образца, ;

- общая поверхностная плотность нагружающего элемента системы, учитываемая во время испытания, .

Собственная частота системы , Гц, - частота свободного колебания системы, определяемая по формуле

, (Г.3)

где - измеренная динамическая жесткость упругого материала, отнесенная к площади поверхности образца, ;

- поверхностная плотность материала плавающего пола, .

Г.3 Испытательное устройство

Образец помещают между двумя горизонтальными поверхностями: основанием (плитой) и нагружающей пластиной.

Стальная нагружающая пластина должна иметь форму квадрата размерами сторон мм. Поверхности основания и нагружающей пластины не должны иметь неровностей размером более 0,5 мм. Жесткость основания и нагружающей пластины должна быть такой, чтобы исключить возникновение изгибающих волн в диапазоне измеряемых резонансных частот.

Для возбуждения системы применяют одну из схем, приведенных на рисунках Г.1 - Г.3.

Общая масса системы, включающая в себя массу нагружающей пластины, измерительного оборудования и/или оборудования, создающего колебания (возбудитель колебаний), должна быть постоянной и равной () кг.

Возбудитель колебаний должен создавать только вертикальные колебания (без вращательных составляющих). Возбуждающая сила, создаваемая возбудителем колебаний, должна быть не менее 10 Н.

Для схемы, приведенной на рисунке Г.1, инерция основания должна быть такой, чтобы скорость вибрации основания была пренебрежимо мала по сравнению со скоростью вибрации нагружающей пластины.

Для схем, приведенных на рисунках Г.2 и Г.3, масса основания должна быть не менее 100 кг.

Технические и метрологические характеристики измерительных приборов должны соответствовать требованиям, предъявляемым к шумомерам классов 1 или 2 по ГОСТ 17187.

Г.4 Образцы для испытания

Для испытания применяют не менее трех образцов с поперечным сечением квадратной формы размерами сторон 200х200 мм.

Толщину образцов указывают в стандарте или технических условиях на изделие конкретного вида. Если в стандарте на конкретное изделие толщина образцов не установлена или отсутствует стандарт на конкретное изделие, толщина образцов должна быть согласована между заинтересованными сторонами.

Поверхности образцов считают гладкими, если размер неровности поверхности менее 3 мм.

Для сглаживания любых неровностей размером более 3 мм образцы покрывают водостойкой полимерной пленкой толщиной мм, на которую наносят тонкий слой пасты из строительного гипса. Перед началом схватывания пасты из строительного гипса на испытуемый образец помещают нагружающую пластину, как показано на рисунках Г.1 - Г.3.

Для образцов, изготовленных из материалов с замкнутыми порами, стык между образцом и основанием герметизируют по периметру вазелином [см. рисунки Г.1b) - Г.3b)].

Г.5 Методика проведения испытания

Г.5.1 Общие положения

Резонансную частоту основной вертикальной составляющей вибрации системы с образцом определяют с применением следующих методов возбуждения сигналов: синусоидальных, импульсных и "белого шума". Указанные методы являются эквивалентными. В случае разногласий применяют метод синусоидальных сигналов.

Г.5.2 Синусоидальные сигналы

Резонансную частоту системы определяют в процессе плавного изменения частоты синусоидального сигнала в диапазоне от 25 до 300 Гц, поддерживая амплитуду возбуждающей силы постоянной.

Если резонансная частота системы зависит от амплитуды возбуждающей силы, то эту зависимость прослеживают до самого низкого значения амплитуды, а резонансную частоту системы определяют методом экстраполяции до нулевого значения амплитуды возбуждающей силы.

В зависимости от ожидаемого значения динамической жесткости интервалы возбуждающей силы F в случае экстраполирования должны быть:

, если ;

, если .

В пределах указанных интервалов проводят измерения не менее чем при трех значениях возбуждающей силы.

Г.5.3 "Белый шум" или импульсные сигналы

При применении в качестве возбуждающих сигналов "белого шума" или импульсных сигналов резонансную частоту определяют по частотной характеристике в соответствии с требованиями ГОСТ ИСО 7626-2 или созданием ударного возбуждения - в соответствии с требованиями ГОСТ ИСО 7626-5.

Г.6 Обработка результатов испытаний

Г.6.1 Полная динамическая жесткость , отнесенная к площади поверхности образца

Полную динамическую жесткость системы , , отнесенную к площади поверхности образца, определяют по формуле

, (Г.4)

где - общая поверхностная плотность нагружающей пластины, ;

- экстраполированная резонансная частота, Гц.

Г.6.2 Измеренная динамическая жесткость , отнесенная к площади поверхности образца

Измеренную динамическую жесткость упругого материала в зависимости от удельного сопротивления потоку r в поперечном направлении определяют в соответствии с перечислениями а) - в):

а) при удельном сопротивлении потоку по формуле

; (Г.5)

б) при значениях удельного сопротивления потоку в интервале по формуле

. (Г.6)

Динамическую жесткость газа (воздуха), находящегося в замкнутом объеме, отнесенную к площади поверхности образца, определяют по формуле (Г.6), основанной на допущении, что распространение звука в упругом материале является изотермическим

, (Г.7)

где - атмосферное давление, Па;

d - толщина материала образца под действием статической нагрузки, м;

- пористость образца.

Примечание - При МПа и динамическую жесткость газа , находящегося в замкнутом объеме, определяют по формуле , если d выражено в миллиметрах;

в) при удельном сопротивлении потоку воздуха и при условии, что значение динамической жесткости газа (воздуха) в замкнутом объеме , вычисленное по формуле (Г.7), является небольшим по сравнению со значением полной динамической жесткости, отнесенной к площади поверхности образца :

. (Г.8)

Погрешность, вызванную пренебрежением значением , указывают в отчете об испытании.

Примечание - Значение нельзя определить описанным методом, если , а значение пренебрежимо мало по сравнению со значением .

Удельное сопротивление потоку r определяют по формуле (3).

Г.7 Отчет об испытании

Результаты испытаний должны быть приведены в отчете об испытании. Отчет об испытании должен содержать:

- описание материала и испытуемых образцов, включая дату их изготовления, число образцов, размеры, толщину образцов под действием нагрузки, поверхностную плотность образцов;

- описание испытательного устройства, создающего возбуждение (см. рисунки Г.1, Г.2 или Г.3), вид сигнала возбуждения (синусоидальный, "белый шум", импульсный), измеренные параметры вибрации (ускорение, скорость, смещение);

- дату проведения испытания, условия окружающей среды (например, температуру, относительную влажность воздуха);

- значения экстраполированной частоты , Гц; полной динамической жесткости , отнесенной к площади поверхности образца; динамической жесткости газа в замкнутом объеме , отнесенной к площади поверхности образца, и, если возможно, измеренной динамической жесткости , отнесенной к площади поверхности образца упругого материала.

Все значения динамической жесткости, , округляют до целого числа.

Для материалов с удельным сопротивлением потоку воздуха менее динамическую жесткость газа, заключенного в замкнутом объеме , не рассматривают отдельно, при этом следует указать причину и установленную погрешность измерения (см. Г.6.2).

______________________________

* .