TY∕T 2003.4-2021 运动面层性能测试方法 第4部分：冲击吸收.pdf

ICS 97.220.10 CCS Y 55 TY 中 华 人 民 共 和 国 体 育 行 业 标 准 TY/T XXXXXXXXX 运动面层性能测试方法 第 4 部分：冲击吸收 Test method for performance of sports surface Part 4：Shock absorption XXXX - XX - XX 发布 XXXX - XX - XXXX 实施 中华人民共和国国家体育总局 发 布 TY/T XXXXXXXXX I 前 言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。 本文件是TY/T XXXXX运动面层性能测试方法的第4部分。TY/T XXXXX已经或即将发布以下部分： 第1部分：规格； 第2部分：厚度； 第3部分：抗滑值； 第4部分：冲击吸收； 第5部分：垂直变形； 第6部分：球滚动性能； 第7部分：垂直球反弹； 第8部分：滚动负荷； 第9部分：合成材料拉伸性能。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国体育标准化技术委员会设施设备分技术委员会（SAC/TC 456/SC 1）提出。 本文件由国家体育总局体育经济司归口。 本文件起草单位：北京华安联合认证检测中有限公司、 山东东海集团有限公司、 赤峰中辰体育场地设施有限公司、承德市精密试验机有限公司、深圳市奥顺达实业有限公司、福建天复标准化技术服务有限公司、江苏省产品质量监督检验研究院。 本文件主要起草人：刘海鹏、陈韶、赵英魁、潘朝阳、张春雨、王新华、罗植春、郑城、于惊鸿、王言斌。 本标准为首次发布。 TY/T XXXXXXXXX 1 运动面层性能测试方法 第 4 部分：冲击吸收 警示使用本文件的人员应有正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问题，使用者有责任采取适当的安全和健康措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。 1 范围 本文件规定了运动面层冲击吸收性能的原理、试验条件、试验方法、试验报告等要求。 本文件适用于运动面层冲击吸收性能的测试。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中， 注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 50107-2010 混凝土强度检验评定标准 ISO 6487 道路车辆 冲击试验测量技术 仪器设备 （Road vehicles Measurement techniques in impact tests Instrumentation） 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 运动面层 sports surface 直接承受各种物理和化学作用的具有运动功能和运动保护功能的表面层。 来源：GB/T 38373-2019,2.1.1 3.2 点弹性运动面层 point-elastic sports surface 受到冲击力时在着力点或着力点附近发生有限弯曲变形的运动面层。 来源：GB/T 38373-2019,2.1.2 3.3 面弹性运动面层 area-elastic sports surface 受到冲击力时在着力点周围发生较大面积普遍弯曲变形的运动面层。 来源：GB/T 38373-2019,2.1.3 3.4 复合弹性运动面层 combination-elastic sports surface 面弹性运动面层的上层附有点弹性运动面层，面层受到冲击力时在着力点及其周围较大范围内均可发生弯曲变形。 来源：GB/T 38373-2019,2.1.4 TY/T XXXXXXXXX 2 3.5 混合弹性运动面层 mixed-elastic sports surface 具有面弹性功能的点弹性运动面层。 来源：GB/T 38373-2019,2.1.5 3.6 冲击吸收 shock absorption；force reduction 运动面层系统对冲击力的减缓性能。 来源：GB/T 38373-2019,3.1,有修改 4 原理 4.1 方法 A 一定质量的重物从固定高度自由下落，冲击刚性混凝土表面和运动面层，分别测量重物在刚性混凝土表面和运动面层上的冲击力峰值，计算这两种冲击力的变化获得冲击吸收结果。 4.2 方法 B 一个带有弹簧的物体从固定高度自由下落， 分别记录该物体从释放到与刚性混凝土表面和运动面层碰撞过程的加速度变化。通过加速度对力的影响得到物体在刚性混凝土表面和运动面层上的冲击力峰值，计算两种冲击力的百分比获得冲击吸收的结果。 5 试验条件 5.1 实验室测试 5.1.1 环境温度应为（232），并记录检测时的温度和湿度。 5.1.2 实验室检测时，检测平台应为刚性、非振动、平整、均匀的混凝土地板。 5.1.3 检测平台厚度应不小于 100 mm，混凝土强度应符合 GB 50107-2010 中不低于 C25 的要求，宜不低于 C40。 5.2 现场测试 应在（10 40）的环境温度下进行测试。 6 试验方法 6.1 方法 A 6.1.1 适用情况 方法A适用于所有运动面层的冲击吸收测试值检测。 6.1.2 仪器设备 6.1.2.1 冲击吸收测试仪（A 型）示意图见图 1。 TY/T XXXXXXXXX 3 标引序号说明： 1 导向管； 2 电磁铁（吸附与释放作用）； 3 冲击重物； 4 承压头； 5 弹簧； 6 金属导管； 7 压力信号传感装置； 8 钢垫板 9 支撑脚。 图1 冲击吸收测试仪（A 型）示意图 6.1.2.2 电磁铁可使冲击重物从设定的高度跌落，且释放高度误差应不大于0.25 mm。 6.1.2.3 冲击重物的质量为(200.1) kg，表面坚硬光滑，可沿导轨自由垂直下落。 6.1.2.4 受冲击的物体由承压头、弹簧、测试脚以及压力信号传感器、钢垫板组成，固定在金属导管中，整体重量（不计金属导管）为(3.00.3) kg。 6.1.2.5 承压头厚度应不小于 20 mm。 6.1.2.6 弹簧外直径为(691) mm，压力范围在（0.17.5 ）kN，弹性系数为(200060) N/mm。弹簧配有坚硬的承压头，由至少 3 个两端焊接在一起的同轴圆筒组合而成。 6.1.2.7 支撑弹簧并承受冲击力的钢垫板，直径应为（70.00.1）mm，厚度不小于 10 mm，下表面为球型曲面，曲面的半径为（50050）mm，边缘倒角弧度为 1 mm。 6.1.2.8 金属导管的内径应大于弹簧直径，为(71.00.1) mm。 6.1.2.9 测试仪的 3 个支撑脚位置与高度均可调节，重量平均分布在 3 个支撑脚上。 6.1.2.10 测试点弹性运动面层时，支撑脚与测试点应保持不少于 250 mm 的距离，测试面弹性、复合弹性和混合弹性运动面层时，支撑脚与测试点应保持不少于 600 mm 的距离。 6.1.2.11 调制放大器的信道频率等级应符合 ISO 6487 的要求，应不小于 1 kHz。 TY/T XXXXXXXXX 4 6.1.2.12 信号记录系统能够在 10 ms 的时间段内记录单次冲击力的最大值，其误差不超过2 %。 6.1.2.13 数据采集频率应不小于 2 kHz。 6.1.3 样品 6.1.3.1 实验室测试 6.1.3.1.1 面弹性运动面层与复合弹性运动面层的样品规格应不小于 3.5 m3.5 m。 6.1.3.1.2 点弹性运动面层与混合弹性运动面层的样品（不含人造草）规格应不小于 0.4 m0.3 m。 6.1.3.1.3 人造草草坪系统样品规格应不小于 0.5 m0.5 m。 6.1.3.1.4 样品进行检测前，应置于温度为（232）的条件下不小于 24 h。 6.1.3.2 现场测试 6.1.3.2.1 运动面层应平整、清洁。 6.1.3.2.2 测试时场地内不应有影响运动面层性能测试的因素。例如：存在无关人员和设备。 6.1.4 混凝土地面上的冲击力峰值（Fr）的测量 6.1.4.1 应在符合 5.1.2 中规定的刚性混凝土地面上测得 Fr的值。 6.1.4.2 将仪器置于混凝土地面上，调节设备的 3 个支撑脚使设备保持水平。 6.1.4.3 调整冲击重物下端与承压头上端之间的距离为（550.25）mm，释放下落重物，使其自由落体砸在承压头上。记录冲击过程中刚性混凝土表面所受到的冲击力的峰值。 6.1.4.4 重复 6.1.4.3 所述过程 10 次，使总测试次数达到 11 次。计算第 2 次第 11 次冲击力峰值的平均值，记为Fr。 6.1.4.5 Fr的数值应在(6.600.25) kN 的范围之内，若所得值超出此范围，则结果无效。 6.1.4.6 应每三个月进行一次Fr的测试，作为下一阶段的参考力值。 6.1.5 试验步骤 6.1.5.1 将仪器置于被测运动面层上，调节设备的 3 个支撑脚使设备保持水平。 6.1.5.2 检测点弹性运动面层和混合弹性运动面层时，测试点距离边缘至少 200 mm，检测面弹性运动面层和复合弹性运动面层时，测试点距离边缘至少 1000 mm。 6.1.5.3 调整冲击重物下端与承压头上端之间的距离为（550.25）mm，释放下落重物，使其自由落体砸在承压头上。 6.1.5.4 记录在冲击过程中，运动面层所受到的冲击力的峰值，并及时提起重物使运动面层放松。 6.1.5.5 重复上述过程三次，每两次冲击应间隔(6010) s，记录第二次、第三次、第四次的冲击力峰值。 6.1.5.6 同一运动面层或样品不同测试点间的距离应不小于 100 mm。 6.1.6 试验数据处理 6.1.6.1 冲击吸收按式（1）进行计算： %100)1 (rsFFR . (1) 式中： R 被测运动面层或样品的冲击吸收，以百分比表示(%)； TY/T XXXXXXXXX 5 Fs 在被测运动面层或样品上的冲击力峰值，单位为牛顿(N)； Fr 在混凝土地面上的冲击力峰值，单位为牛顿(N)。 6.1.6.2 同一点的后三次测试结果的平均值即为该点的冲击吸收值，结果精确到小数点后一位。 6.2 方法 B 6.2.1 适用情况 方法B适用于冲击吸收测试值10 %的运动面层。 6.2.2 仪器设备 6.2.2.1 冲击吸收测试仪（B 型）示意图见图 2。 标引序号说明： 1 导向管； 2 电磁铁（吸附与释放作用）； 3 重物； 4 压阻式加速度计； 5 弹簧 ； 6 测试脚； 7支撑脚。 图2 冲击吸收测试仪（B 型）示意图 6.2.2.2 电磁铁可使下落重物从设定的高度跌落，高度误差应不大于 0.25 mm。 6.2.2.3 下落物体应由重物、压阻式加速度计、弹簧和测试脚组成。总质量应为（200.1）kg。 6.2.2.4 压阻式加速度计应安装牢固，测量范围应为50 g（1g= 9.81 m/s2）,频率范围不小于 1000 Hz（信道噪声为-3 dB），线性误差小于2 。 6.2.2.5 弹簧应安装在落体重心下方，弹簧的质量应为（80050）g。 TY/T XXXXXXXXX 6 6.2.2.6 弹簧外直径为(691) mm，压力范围在(0.17.5) kN，弹性系数为(200060) N/mm。弹簧配有坚硬的承压头，由 3 个或更多的、两端焊接在一起的同轴圆筒组合而成。 6.2.2.7 测试脚直径为（701）mm，最小厚度为 10 mm，质量应为（40050）g，下表面为球型曲面，曲面的半径为（50050）mm，边缘半径为 1 mm。测试仪的 3 个支撑脚位置与高度均可调节，重量平均分布在 3 个支撑脚上。 6.2.2.8 加速度计信号装置应满足以下要求： 采样速率：最低9600 Hz； 电子A/D转换器，具有16位的最低分辨率； 有2阶低通的信号过滤，具有600 Hz截止频率的巴特沃斯滤波器。 6.2.3 样品 样品规格及制备应符合6.1.3的要求。 6.2.4 混凝土地面上的冲击力峰值的测量 应符合6.1.4的要求。 6.2.5 试验步骤 6.2.5.1 将仪器垂直置于被测面层上，调节设备的 3 个支撑脚使设备保持水平。 6.2.5.2 调整下落物体与测试面层之间的距离（55.000.25）mm，并把下落物体挂在磁铁上，使落体落下并记录加速度信号。 6.2.5.3 及时提起下落物体，使被测运动面层放松，并把下落物体重新连接到磁铁上。 6.2.5.4 重复 6.2.5.3 和 6.2.5.4 三次，每两次冲击应间隔(6010) s，记录第二次、第三次、第四次的冲击力峰值。 6.2.6 试验数据处理 6.2.6.1 冲击时的峰值力（Fmax）按式（2）计算： ）（gmmaxmaxAF . (2) 式中： Fmax 被测运动面层或样品的冲击力峰值，单位为牛顿（N）； Amax 在冲击过程中的加速度峰值，单位为米每秒的平方（m/s）； m 落体的质量，包括重物、弹簧、测试脚和加速计，单位为千克（kg）； g 重力加速度（9.81 m/s）。 6.2.6.2 冲击吸收按式（3）计算： %1001 rmaxFFR . (3) 式中： R 被测运动面层或样品的冲击吸收，以百分比表示(%)； Fmax 被测运动面层或样品的冲击力峰值，单位为牛顿（N）； Fr 在混凝土地面上的冲击力峰值，单位为牛顿(N)。 6.2.6.3 计算每个测试位置的冲击吸收的平均值，同一点的后三次测试结果的平均值即为该点的冲击吸收值，结果精确到小数点后一位。 TY/T XXXXXXXXX 7 7 试验报告 测试报告宜包含如下所示内容： a) 测试依据的标准； b) 测试条件，包括环境温度、风速； c) 测试样品的说明，包括结构、材质、外观； d) 测试仪器的说明，包括名称、精度； e) 测试位置信息； f) 测试结果； g) 测试中的异常情况说明； h) 测试机构名称； i) 测试日期； j) 测试人员； k) 与运动面层有关的其他备注。 TY/T XXXXXXXXX 8 参 考 文 献 1 GB/T 383732019 体育设施运动面层系统和运动性能 通用词汇 2 ASTM F3189，Standard Test Method for Measuring Force Reduction, Vertical Deformation, and Energy Restitution of Synthetic Turf Systems Using the Advanced Artificial Athlete 3 EN 14808, Surfaces for sports areas - Determination of shock absorption 4 EN/TS 16717, Surface for sports areas - Method of test for the determination of shock absorption, vertical deformation and energy restitution using the advanced artificial athlete _