導入
Oberst 法は、振動音響学において固体制振材の機械的特性の研究と測定に使用されます。制振材を塗布し埋め込んだ金属梁を振動させることで構成されます（カンチレバー式）。
衝撃吸収材の使用は、以前よりも厳しい基準や規制を満たすために開発される傾向にあります。運輸、建設、家電製品など、多くの分野が関係しています。たとえば、エンジン、車両、建物の設計者は、それらをますます静かにすることが求められています。
オーバーストビーム試験法による制振材料の特性評価は、特に自動車産業で使用されます。
自動車の騒音は、2000 年代からメーカーによる真剣な研究の対象となってきました。音響学者は、およそ 10 年ごとに、車両から発せられる騒音の種類ごとに 3 デシベル増加すると推定しています。
原理
我々は、片側を試験対象の減衰（または粘弾性）材料のサンプルでコーティングした既知の支持シート（通常は鋼）で構成された梁の形状をした試験片を使用します。この複合ビームは、最も一般的なケースである単純な埋め込みシステムによって非磁性ステンレス鋼の支持体に固定されています。
機械的試験は、振動モード 2 および 3 の磁場を使用して、この「オーバースト ビーム」を強制励起 (ホワイト ノイズで) することから構成されます。非接触センサーがビームの移動速度を測定します。次に、時間信号は離散化され、FFT スペクトラム アナライザーを使用して周波数信号に変換されます。得られたスペクトルは、速度対周波数の曲線を表します。
事前に、基板として機能する鋼製ベースビームを（材料を塗布せずに）テストする必要があります。後者は、この材料よりも剛性が大幅に高く、減衰特性が低くなります。
均一なビームの単純な曲げ
最も基本的なケースであるベースビームのケースを考えてみましょう。理論では、励起の影響下で、均一なビームの単純な曲げにおけるさまざまな固有 (または共振) 周波数が、さまざまな振動モードに対応して関数であると予測されます。
- 境界条件のタイプ (「埋め込み-自由」、「埋め込み-埋め込み」など)。
- ビーム材料の物理的特性:ヤング率と密度。
- およびその形状: 曲げ軸に対するセクションの慣性モーメント、直線セクションの面積および長さ。
この方法を使用すると、材料の弾性率を測定できます。
長方形断面のビームの場合、方程式は次のようになります。
- $$ {E_{n}\,(f_{n} \text{, } T) = {{12 \,f_{n}^2 \,l^4 \,\rho} \over {h^2 \,C_{n}^2}}} $$
と ：
- E 、ヤング率 (温度Tに依存します) (単位: Pa)
- n 、共鳴振動の次数を返すインデックス: 1、2、3、…
- f n 、モードnの共振周波数 (Hz)
- l 、m単位のビームの長さ
- ρ 、kg/m 3 単位の密度
- h 、振動方向に沿った梁の厚さ (m)
- C n 、モードnに関連し、境界条件のタイプに依存する係数。
「凹みのない」梁の場合、最初の値は次のとおりです。
- C1 = 0.5596
- C2 = 3.507
- C3 = 9.819
- C 4 = 19.24 。
注: ヤング率は、次の関係により固体の縦波の速度c Lに関連付けられます。
- $$ {E = \rho \,c_{L}^2} $$。
複合ビーム
複合梁（つまり、材料を備えた支持シート）の場合、曲げにおける固有振動数のスペクトル分析により、特定の温度における全体の減衰係数の値（または「オーバースト値」）を直接決定することができます。これには、共振ピークの最大値の -3 dB における周波数帯域の幅の方法を使用します。
減価償却 (または損失) 要因
オーバースト振動法を使用すると、参照シートビームを使用した測定から、支持体に取り付けられた単層材料の固有減衰係数と複素ヤング率を間接的に知ることができます。
注: 全体の損失係数は、制振材の固有損失係数を超えることはできません。
