1 范圍

      本標準規(guī)定了通過測定長條狀和圓柱狀耐火制品試樣在彎曲振動狀態(tài)下的共振頻率，由制品的共振頻率、質量和尺寸計算其楊氏模量的試驗方法。

      注：盡管本標準沒有明確描述，采用合適的測試儀器時此方法也適用于高溫楊氏模量的測定。

      本標準沒有規(guī)定使用中所有與安全有關的事項。本標準使用者有責任預先建立適當?shù)娜松戆踩珬l例并確定其限定的范圍。

2 規(guī)范性引用文件

      下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

      ISO 5022：1979 定形耐火制品 抽樣驗收規(guī)則（Shaped refractory products——Sampling and ac-ceptance testing)

      ISO 8656-1：1988 耐火制品 原料和不定形材料抽樣 第1部分：抽樣方案（Refractory prod-ucts-Sampling of raw materials and unshaped products-Part 1:Sampling scheme)

3 術語和定義

      下列術語和定義適用于本文件。

3.1

      彈性模量 modulus of elasticity；MOE

      低于比例極限下，材料應力與應變的比值。

3.2

      比例極限 proportional limit

      材料不偏離應力與應變比值（胡克定律）曲線的情況下，所能夠承受的最大應力值。

3.3

      均一性 homogeneous

      結構、密度和材質相同。

      注：均一性要求所取得的小試樣能代表原磚的整體特點，對于耐火材料，只要試樣的尺寸比內部大顆粒、晶體、氣孔和微裂紋尺寸大，試樣就被認為是均一的。

3.4

      各向同性 isotropic

      試樣的彈性性能在所有方向上都是相同的。

3.5

      共振頻率 resonant frequency

      試樣受彎曲振動時發(fā)生共振的頻率。

      注：共振頻率一般由試樣的彈性模量、質量和試樣尺寸決定，在振動模式中，最低的共振頻率為材料的固有頻率。

3.6

      彎曲振動 flexural vibrations

      長條狀或者圓柱狀試樣受微小彎曲應力作用的一種振動。

3.7

      節(jié)點 nodes

      試樣振動過程中振幅為零的位置。

      注：對于試樣的固有彎曲頻率，節(jié)點一般在距試樣一端距離為0.224L處，其中L為試樣長度。

3.8

      反節(jié)點 anti-nodes

      不受約束的長條狀或圓柱狀試樣受振后的最大振幅點位置，一般反節(jié)點位置有兩個或者更多。

      注：共振時，反節(jié)點一般位于試樣的兩端和中心部位。

3.9

      平面彎曲 in-plane flexure

      試樣彎曲方向平行于其主平面。

3.10

      垂面彎曲 out-plane flexure

      試樣彎曲方向垂直于其主平面。

4 原理

      沖擊器敲擊合適幾何形狀的試樣后，測試試樣的彎曲共振頻率。

      傳感器（接觸式或非接觸式）接收試樣的振動信號并將其轉化為電信號，選擇合適的試樣支撐位置、敲擊位置與信號接收點接收試樣的振動信號，通過信號分析器分析得出試樣的固有振動頻率，將獲得的固有振動頻率、試樣尺寸和質量代入公式計算得出試樣的動態(tài)楊氏模量。

5 意義和用途

      意義和用途如下：

      a）可用于評價耐火材料的特性，輔助耐火材料的研究及其質量控制；

      b）適用于測試均一性耐火材料的楊氏模量；

      c) 為動態(tài)測試方法，可測試長條狀和圓柱狀試樣的楊氏模量；

      d) 為無損檢測，測試過程中，試樣僅發(fā)生微小變形，對試樣損傷非常小，因此測試后試樣仍可用于其他性能測試；

      e) 可依據(jù)試樣尺寸、組成和結構變化選擇測試范圍；

      f) 利用沖擊器（錘）敲擊被簡單支撐的試樣；

      g) 不適用于有大裂紋或空隙的試樣；

      h) 只局限于測試具有規(guī)則幾何形狀的試樣，如對面平行的長條狀和圓柱狀，因為楊氏模量的計算公式由試樣的相關尺寸、質量和共振頻率組成；

      i) 試樣表面不平整或過分粗糙會對計算結果的準確性產生嚴重影響，動態(tài)楊氏模量與試樣厚度的立方成反比，所以試樣厚度的變化對結果有重要影響；

      j) 假定試樣為自由振動，無任何約束或阻礙，因此試樣應被合適放置，確保其能自由振動。

6 設備

6.1 激振設備

      激振設備用于激發(fā)試樣振動，然后精確探測、分析和記錄試樣的固有頻率或周期。圖1為該設備的結構原理圖，包括沖擊器、傳感器（將機械振動轉換為電信號）、電信號分析系統(tǒng)（包括信號放大器、信號分析器和頻率讀出裝置）。

      說明：

      1——頻率顯示；

      2——頻率讀出；

      3——信號放大器；

      4——信號分析器；

      5——傳感器；

      6——沖擊器；

      7——試樣；

      8——支撐系統(tǒng)；

      9——電氣系統(tǒng)。

圖1 試驗設備結構原理圖

6.2 沖擊器

      沖擊器的重量應滿足給予試樣的振動信號足夠大，達到可測量的機械振動信號；但也不宜過大，以防對試樣造成物理損壞或使試樣移動。典型的沖擊器見圖2。

      注：沖擊器的大小取決于被測試樣的大小和物理特性。

      說明：

      1——韌性聚合物手柄；

      2——鋼球或其他硬金屬球。

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