技术领域
[0001] 本
发明涉及材料测试技术领域，具体为一种测试玻璃弹性模量和剪切模量的测试方法。
背景技术
[0002] 弹性模量是材料重要的性能参数，从宏观
角度来讲，弹性模量是衡量物体抵抗弹性
变形能
力的大小，从微观角度来说，则是
原子、离子或分子之间键合强度的反映。模量的测试方法归纳起来可分为两类：静力法和动力法。静力法是在静
载荷下，通过测量
应力与应变建立它们之间的关系曲线，然后根据胡克定律以弹性形变区的线性关系计算模量值。与静力法不同，动力法是利用材料的弹性模量与所制成试棒的本征
频率或弹性应力波在材料介质中传播速度之间的关系进行测定和计算。
[0003] 目前各种材料的弹性性能，通常优先考虑由基于声频和超声振动的动力法来确定。这是因为动态法除了能给出较准确的结果外，与静力法相比它还具有方法的灵活性，即在对试样没有很强的作用下，可以在同一试样上
跟踪研究不同的连续变化因素与弹性模量的关系。最常用的动态测试方法之一是晶体中的应变周期性的变化，但是这些应变伴随着原子间距的变化。因此，由于结构上周期性地压缩和膨胀，晶体中形成弹性波。弹性模量和刚性常数与横波、纵波的传播速度之间有明确的关系，因此可以通过测量
声波的传播速度后可用来确定其弹性性质。
[0004] 动态法中采用悬挂法来测量弹性模量、剪切模量和泊松比是普遍常用的方法，但此方法不易找到其基点，重复性不是很高，操作具有不安全性和不便利性的特点。因此寻找一种简易可行的测定薄玻璃板的弹性模量与剪切模量值得方法是十分有必要的。可应用于工业过程优化，产品
质量控制，来料检测，产品开发域应用研究以及
基础材料科学研究等领域。
发明内容
[0005] 针对
现有技术中存在的问题，本发明提供一种测试玻璃弹性模量和剪切模量的测试方法，该方法能实现无损测试，且测试
精度准确率高，测试具有高效简便性。
[0006] 本发明是通过以下技术方案来实现：
[0007] 一种测试玻璃板弹性模量和剪切模量的测试方法，包括如下步骤：
[0008] 步骤S1，制备测试试样，其中试样为条状玻璃板；
[0009] 步骤S2，测量步骤S1中制备的试样的实际长度L，宽度b和厚度h，并测量试样的质量m；
[0010] 步骤S3，确定并标记第一敲击点和第一接收点以及第二敲击点和第二接收点，第一敲击点位于试样中心点
位置，第一接收点位于试样宽度方向的中线上距离一侧边0.224L的位置，第二敲击点位于距离矩形试样一个短边0.224L位置的线和一个长边交点处，第二接收点位于距离矩形试样另一个短边0.224L位置的线上并且距另一个长边0.25b处；
[0011] 步骤S4，采用共振法敲击试样，将测针置于第一接收点，敲击第一敲击点，得到弹性频率，将测针置于第二接收点，敲击第二敲击点，得到剪切频率；
[0012] 步骤S5，用测得试样的长度L、宽度b、厚度h、质量m、弹性频率和剪切频率f，计算得到试样的弹性模量、剪切模量和泊松比。
[0013] 可选的，步骤S1中，制备测试试样的理论尺寸为30mmx100mm。
[0014] 可选的，步骤S1之前还包括对待测试样进行
抛光。
[0015] 可选的，步骤S4中测针垂直于试样表面。
[0016] 可选的，步骤S4之前还包括将步骤S3中得到试样安装在共振法敲击试样
支架上。
[0017] 可选的，所述试样上下表面的平行度小于0.02mm。
[0018] 可选的，弹性模量的计算公式为：
[0019] E＝0.9465(mf2/b)(L3/h3)T1
[0020] 其中，E为弹性模量，m为质量，f为频率，b为宽度，L为长度，h为厚度，T1为校正系数。
[0021] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0022] 本发明提供一种测试玻璃板弹性模量和剪切模量的测试方法，包括步骤制备测试试样，其中试样为条状玻璃板；测量试样的实际长度L，宽度b和厚度h，并测量试样的质量m；确定并标记第一敲击点和第一接收点以及第二敲击点和第二接收点；采用共振法敲击试样，将测针置于第一接收点，敲击第一敲击点，得到弹性频率，将测针置于第二接收点，敲击第二敲击点，得到剪切频率；用所测试样的长度L、宽度b、厚度h、质量m、弹性频率和剪切频率计算，得到试样的弹性模量、剪切模量和泊松比。测试过程简单耗时短，测试过程对于试样无损坏，属于无损测试，可实现多次测试和重复测试，测试效率高，且测试精度高。
附图说明
[0023] 图1为本发明
实施例提供的测试工艺
流程图；
[0024] 图2为本发明实施例提供的测弹性性能时的试样摆放方式示意图；
[0025] 图3为本发明实施例提供的测剪切模量时的探针位置及敲击位置示意图；
[0026] 图4为本发明实施例提供测剪切模量时的探针位置及敲击位置示意图。
[0027] 图中：1.试样、2.试样架、3.第一敲击点、4.第一接收点、5.第二敲击点、6.第二接收点。
具体实施方式
[0028] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0029] 本发明实施例提供一种测试玻璃板弹性模量和剪切模量的测试方法，包括如下步骤：
[0030] 步骤S1，制备测试试样，其中试样为矩形玻璃板；
[0031] 步骤S2，测量步骤S1中制备的试样的实际长度L，宽度b和厚度h，并测量试样的质量；
[0032] 步骤S3，确定并标记第一敲击点和第一接收点以及第二敲击点和第二接收点，第一敲击点位于试样中心点位置，第一接收点位于试样宽度方向的中线上距离一侧边0.224L的位置，第二敲击点位于距离矩形试样一个短边0.224L位置的线和一个长边交点处，第二接收点位于距离矩形试样另一个短边0.224L位置的线上并且距另一个长边0.25b处；
[0033] 步骤S4，采用共振法敲击试样，将测针置于第一接收点，敲击第一敲击点，得到弹性频率，将测针置于第二接收点，敲击第二敲击点，得到剪切频率；
[0034] 步骤S5，用所测试样的长度L、宽度b、厚度h、质量、弹性频率和剪切频率来计算，得到试样的弹性模量、剪切模量和泊松比。
[0035] 其中，步骤S1中，制备测试试样的理论尺寸为30mmx100mm；步骤S1之前还包括对待测试样进行抛光；步骤S4中测针垂直于试样表面；步骤S4之前还包括将步骤S3中得到试样安装在共振法敲击试样试样支架上。试样上下表面的平行度小于0.02mm。
[0036] 本发明是以脉冲激发技术为基础，通过金属球敲击试样，产生机械脉冲激发试样，对随后的自由松弛期间的瞬态固有振动频率进行接收，通过计算获得试样的弹性模量和剪切模量。通过千分尺(精度为0.001mm)测量试样尺寸(长、宽、厚度)，均以mm为单位，利用天平(精度为0.0001g)称量试样的质量，单位为g；然后将试样放在试样支架上，采用共振法敲击试样固
定位置，使试样产生声波，声波通过电感应
信号转换为频率显示在LCD上，再通过
软件计算其弹性模量、剪切模量、泊松比和
密度，此处需要说明的是弹性模量与剪切模量是相互独立，泊松比是通过弹性模量与剪切模量之间的固定关系计算而来。采用本发明的方法来测量弹性性能，具有
无损检测的性质，无需矫正或调整仪器，测试的简易性和高效性，准确率高与极快的可用性，可进行频率和阻尼分析，设备简单、操作方便，重复率高，并且测量精度高，测量精度优于0.005％。
[0037] 采用共振法敲击试样固定位置，使试样产生声波，声波通过电感应信号转换为频率显示在LCD上，再通过所测数据来计算其弹性模量、剪切模量、泊松比和密度，此处需要说明的是弹性模量与剪切模量是相互独立，泊松比是通过弹性模量与剪切模量之间的固定关系计算而来。
[0038] 如图1所示，首先对试样进行抛光处理，使所有表面平整、无划痕、裂纹、气泡结石等
缺陷的材料；上下表面的平行度应保持在0.02mm以内；测定弹性模量与剪切模量的试样均可为100mm×30mm矩形的横截面，在距玻璃板长边100mm的22.4mm处与宽度处找出其中点以及四分之三处位置，再找到试样的中点，并标记。可以通过千分尺，精度为0.001mm，测量试样厚度，游标卡尺测试长和宽，单位为mm；称量试样的质量，天平的精度为0.0001g，并记录称量数据。
[0039] 如图2所示，放置试样，左手握探测头应与试样垂直，轻轻
接触不能按压，右手应轻击敲击锤，频率重复连续≥5次才能作为有效值；测量弹性模量时，敲击试样中心点，
探头在0.224L与宽的中点，将连续敲击≥5次相同的频率作为弹性模量的有效值，记录数据(频率)，单位为Hz或者kHz；测量剪切模量时，将连续敲击≥5次相同的频率作为剪切模量的有效值，记录数据(频率)，单位为Hz或者kHz；然后将试样产生声波通过电感应信号转换为频率显示在LCD上；用所测试样的长度、厚度、宽度、质量以及测量的频率值来计算其弹性模量、剪切模量、泊松比和密度。
[0040] 弹性模量的计算公式为：
[0041] E＝0.9465(mf2/b)(L3/h3)T1
[0042] 其中，E为弹性模量，m为质量，f为频率，b为宽度，L为长度，h为厚度，T1为校正系数。
[0043] 需要说明的是，本发明的测试方法不仅仅适用于测试薄玻璃材料的弹性性能，也适用测试较厚较大/小玻璃的弹性性能，更甚于测试所有具有弹性性能的材料。
[0044] 本发明实施例提供的一种弹性模量与剪切模量的测试方法，试样测量为无损测量，测试的简易性和高效性，准确率重复性高，精度高，测量精度在±1Hz；不仅可以测试厚度＞1mm的试样，也可测试比较薄(厚度≤1mm)的试样；测量精度高，弹性模量、剪切模量的测量精度≤0.005％，泊松比精度≤2％。
[0045] 示例的，测试玻璃弹性模量和剪切模量的方法，具体如下：
[0046] 1)选取没有结石、气泡和条纹等缺陷的待测试样，制成截面尺寸为100mm*30mm的矩形，制备5个平行样，并对试样编号，试样要求各边平坦光滑且对边平齐。
[0047] 2)测量试样的尺寸和称量试样质量并记录数据：通过千分尺(精度为0.001mm)测量试样厚度，游标卡尺测量长和宽，均以mm为单位，记录测量尺寸数据；称量试样的质量(天平精度为0.0001g)并记录称量数据。
[0048] 3)如图3和图4所示，找出第一敲击点3和第一接收点4以及第二敲击点5和第二接收点6，并标记出来：即，找出试样的中点，距玻璃试样的100mm两边22.4mm处与宽度处的中点和试样的中点，并标记出来；
[0049] 4)放置试样：将试样1按图2放置在试样架2上，保证试样1与试样架2的平稳，且使设备、探测器、试样和显示器均放置在一个画面中，以便观察。
[0050] 5)测试时，探测针要与试样表面垂直接触，左手握探测头应与试样轻轻接触不能按压，右手应轻击敲击锤；
[0051] 6)测量弹性模量时，按照图3的测试方法进行测试，敲击第一敲击点，探头在第一接收点处接受频率信号，将连续敲击≥5次相同的频率作为弹性模量的有效值，记录数据(频率)，单位为Hz或者kHz；
[0052] 7)测量剪切模量时，按照图4的测试方法进行测试，将连续敲击≥5次相同的频率作为剪切模量的有效值，记录数据(频率)，单位为Hz或者kHz，测试结果如表1所示。
[0053] 表1
[0054]
[0055] 本发明所举的具体实施例仅是对此发明精神的诠释，本发明技术领域的技术人员可以对描述的具体实施例进行
修改或类似的方法替代，并不偏离本发明的精神。
