24.01.2023 by Rüdiger Sehling

إمكانيات جديدة باستخدام حاسبة NETZSCH DMA

حول تأثير هندسة العينة المدخلة على معامل المرونة في وضع الانحناء-إمكانيات جديدة مع آلة حاسبة NETZSCH DMA الحاسبة

التحليل الميكانيكي الديناميكي (اختصارًا: DMA) هو طريقة توفر معلومات عن السلوك المرن واللزج للمادة كدالة لدرجة الحرارة والوقت وتردد الحمل.

إعداد الانحناء هو نوع القياس الأكثر شيوعًا لأنظمة التحليل الميكانيكي الديناميكي. في هذا الإعداد، يمكن قياس العينات شديدة الصلابة والصلابة (على سبيل المثال، المعادن واللدائن الحرارية المقواة بالألياف والمملوءة بالحرارة) وكذلك اللدائن الحرارية. على سبيل المثال، في وضع الانحناء ثلاثي النقاط، توضع العينة على الدعامة اليمنى واليسرى في وضع حر دون تشبيك. يطبق قضيب الدفع الحمل المتذبذب من الأعلى. وبالتالي يسمح هذا الإعداد بقياس قيم المعامل بدقة شديدة.

الشكل 1: إعداد الثني من 3 نقاط

بشكل عام، من المهم أن يكون لديك هندسة عينة محددة بدقة لأنه حتى التفاوتات الصغيرة تولد اختلافات كبيرة في قيم المعامل، خاصةً بالنسبة للعينات الرقيقة. في وضع الانحناء (الانحناء ثلاثي النقاط والكابولي المزدوج أو الأحادي)، يتم تضمين سُمك العينة المدخلة إلى القوةالثالثة في حساب المعامل. وهذا يعني أن الأسطح المتوازية المستوية مهمة جدًا لقياس قيم المعامل الموثوق بها. إذا لم يكن هذا هو الحال، فإن الاختلافات في المعامل تنتج عن اختلاف طفيف في هندسة العينة. يمكن قياس الاختلافات في السماكة في كثير من الأحيان خاصةً بالنسبة لشرائح العينات الرقيقة. في الشكل 2، يوضح مثال شريط PTFE أن السماكة تتراوح من 1.06 مم إلى 1.3 مم.

الشكل 2: شريط عينة PTFE - السماكة على اليسار: 1.06 مم؛ السماكة على اليمين: 1.3 مم

في الشكل 3، تظهر نتائج قياس DMA لشريط PFTE في نطاق درجة حرارة من -70 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية. ومن أجل توضيح تأثير الأشكال الهندسية المختلفة للعينة، تم إدخال سمك عينة يبلغ 1.3 مم للاختبارالأول (المنحنى الأسود)، وفي الاختبارالثاني تم إدخال قيمة سمك تبلغ 1.06 مم. عند مقارنة القياسين، يمكن ملاحظة أن قيم المعامل المقاسة تنحرف بشكل كبير عن بعضها البعض عبر نطاق درجات الحرارة (بنسبة 84% تقريبًا، تم تقييمها على سبيل المثال عند درجة حرارة -20 درجة مئوية).

الشكل 3: نتائج DMA لشريط عينة من PTFE؛ سمك العينة 1.3 مم (أسود)، وسمك العينة 1.06 مم (بني)، وعرض العينة 10.05 مم، وطول العينة 30 مم، والإعداد ثني 3 نقاط، تردد 1 هرتز

تُظهر حاسبة DMA النتائج بسرعة

يمكن أيضًا توضيح تأثير سُمك العينة بسهولة باستخدام الآلة الحاسبة DMA (المضمنة في برنامج NETZSCH Proteus® )، والتي يمكن من خلالها حساب قيم المعامل والتشوه والقوة. لحساب قيم المعامل، من الضروري بشكل عام معرفة قيمة القوة الديناميكية وكذلك السعة الديناميكية. من هاتين القيمتين، يتم حساب صلابة المادة؛ ثم يتم ضرب ذلك في عامل هندسي من أجل حساب المعامل. يمكن بسهولة تقييم قيم القوة الديناميكية والسعة الديناميكية في برنامج Proteus®. في الشكل 4، تظهر في الشكل 4 إشارات القوة الديناميكية IFsI والسعة الديناميكية IAsI بالإضافة إلى ذلك لعينة PTFE المقاسة. يمكن ملاحظة أن قيم القوة الديناميكية والسعة الديناميكية متطابقة تقريبًا للقياسين (الأسود والبني)، مما يدل أيضًا على قابلية الاستنساخ العالية لجهاز NETZSCH DMA. وهذا يعني أن قيمة المعامل المقاسة تعتمد فقط على الهندسة التي تم إدخالها. يمكن الآن استخدام هذه القيم التي تم تقييمها للقوة الديناميكية IFsI والسعة الديناميكية IAsI في حاسبة DMA للتحقق من تأثير القيم المختلفة قليلاً في هندسة العينة المدخلة.

الشكل 4: نتائج DMA لشريط عينة PTFE؛ سُمك العينة 1.3 مم (أسود)، وسُمك العينة 1.06 مم (بني)، وعرض العينة 10.05 مم، وطول العينة 30 مم، والإعداد: الانحناء من 3 نقاط، التردد 1 هرتز؛ يظهر معامل التخزين E' (متصل)، والقوة الديناميكية عند العينة (متقطع) والسعة الديناميكية عند العينة (منقط).

الآلة الحاسبة DMA - كيفية استخدام هذه الأداة للتحقق من تأثير سُمك العينة المدخلة المختلفة على المعامل المحسوب، موضحة بمثال PTFE:

سُمك العينة المحدد: 1.3 مم

على نفس العينة، تم تغيير سمك العينة فقط من 1.3 مم إلى 1.06 مم لمعرفة التأثير:

حاسبة DMA - الكثير من المزايا

عن طريق الآلة الحاسبة DMA، يمكن أن يتضح بسرعة أن الاختلافات في سُمك العينة تولد اختلافات كبيرة في قيمة المعامل (هنا 1493 ميجا باسكال إلى 2754 ميجا باسكال -> حوالي 84% انحراف عند درجة حرارة -20 درجة مئوية). يوضح هذا المثال مرة أخرى أن الاختلافات في المعامل E' المقاس يمكن أن تنتج عن اختلافات طفيفة في سُمك العينة المحددة على الرغم من تطابق مادة العينة. لتقدير وإظهار هذا التأثير، يمكن للمرء ببساطة استخدام الآلة الحاسبة DMA. وبالتالي، لم يعد من الضروري إجراء قياسات DMA متعددة لإظهار هذا التأثير. كما هو موضح في المثال، يمكن الآن تقدير نطاق التفاوت المسموح به لقيمة المعامل بسهولة لكل قياس على حدة.

ومن المزايا الأخرى أنه يمكن استخدام حاسبة DMA لأي نوع قياس DMA: الانحناء ثلاثي النقاط أو الكابولي الفردي/الثنائي أو الشد أو الضغط أو الاختراق أو القص. وعلاوة على ذلك، يمكن أيضًا باستخدام حاسبة DMA هذه حساب القوى والسعات لمادة معينة مسبقًا من أجل العثور على إعداد قياس مناسب بالإضافة إلى هندسة العينة المناسبة.

تُعد حاسبة DMA أداة مرنة وفريدة من نوعها لحساب سريع لجميع قيم قياس DMA ذات الصلة، مما يساعد على تفسير أفضل للنتائج وإيجاد أفضل إعداد قياس للمادة المعنية.

تعرّف على المزيد حول أساسيات ومجالات تطبيق التحليل الديناميكي الميكانيكي:

سجّل لحضور ندوتنا عبر الإنترنت في 14 فبراير!

الندوة عبر الإنترنت عبارة عن مقدمة عن طريقة التحليل الديناميكي الميكانيكي وهي موجهة في المقام الأول للمبتدئين. محتوى هذه الندوة عبر الويب هو شرح سلوك المواد اللزجة المرنة، وأساسيات تقنية قياس التحليل الديناميكي الميكانيكي الديناميكي DMA إلى جانب خصائص مواد مختارة بناءً على أمثلة تطبيقية.