24.01.2023 by Rüdiger Sehling
Nové možnosti s kalkulačkou NETZSCH DMA
O vlivu geometrie zadaného vzorku na Modul pružnostiKomplexní modul pružnosti (pružná složka), modul skladování nebo G' je "reálná" část vzorků celkového komplexního modulu pružnosti. Tato pružná složka udává pevnou nebo fázovou odezvu měřeného vzorku. modul pružnosti v ohybu-Nové možnosti s kalkulačkou NETZSCH DMA
Dynamická mechanická analýza (zkráceně DMA) je metoda, která poskytuje informace o elastickém a viskózním chování materiálu v závislosti na teplotě, čase a frekvenci zatížení.
Nejběžnějším typem měření pro systémy DMA je ohybové uspořádání. V tomto uspořádání lze měřit velmi tuhé a tvrdé vzorky (např. kovy, vlákny vyztužené a vysoce plněné termosety) i termoplasty. Například v režimu tříbodového ohybu se vzorek umístí na pravou a levou podpěru ve volné poloze bez upnutí. Tlačná tyč působí kmitavým zatížením shora. Toto uspořádání následně umožňuje velmi přesné měření hodnot modulu pružnosti.
Obecně je důležité mít přesně definovanou geometrii vzorků, protože i tolerance small vytvářejí značné rozdíly v hodnotách modulu, zejména u tenkých vzorků. V režimu ohybu (tříbodový ohyb a dvojitá nebo jednoduchá konzola) se zadaná tloušťka vzorku při výpočtu modulu přičítá na3. mocninu. To znamená, že pro měření spolehlivých hodnot modulu jsou velmi důležité rovinné plochy. Pokud tomu tak není, jsou rozdíly v modulu výsledkem pouze mírně odlišných geometrií vzorků. Zejména u tenkých pásů vzorků lze velmi často měřit rozdíly v tloušťce. Na obrázku 2 je příklad pásku PTFE, který ukazuje, že tloušťka se pohybuje od 1,06 mm do 1,3 mm.
Na obrázku 3 jsou zobrazeny výsledky měření DMA pro pásek PFTE v teplotním rozsahu od -70 °C do 100 °C. Pro demonstraci vlivu různých geometrií vzorku byla pro1. test (černá křivka) zadána tloušťka vzorku 1,3 mm a pro2. test hodnota tloušťky 1,06 mm. Při porovnání obou měření je patrné, že naměřené hodnoty modulu pružnosti se od sebe v celém teplotním rozsahu značně liší (přibližně o 84 %, vyhodnoceno např. při -20 °C).
Kalkulačka DMA rychle zobrazuje výsledky
Tento vliv tloušťky vzorku lze také snadno prokázat pomocí kalkulátoru DMA (je součástí NETZSCH ) Proteus® ), pomocí níž lze vypočítat hodnoty modulu, deformace a síly. Pro výpočet hodnot modulu je obecně nutné znát hodnotu dynamické síly a také dynamické amplitudy. Z těchto dvou hodnot se vypočítá tuhost materiálu; ta se pak vynásobí geometrickým součinitelem, aby se vypočítal Modul pružnostiKomplexní modul pružnosti (pružná složka), modul skladování nebo G' je "reálná" část vzorků celkového komplexního modulu pružnosti. Tato pružná složka udává pevnou nebo fázovou odezvu měřeného vzorku. modul pružnosti. Hodnoty dynamické síly a dynamické amplitudy lze snadno vyhodnotit v programu Proteus® softwaru. Na obrázku 4 jsou dodatečně zobrazeny signály dynamické síly IFsI a dynamické amplitudy IAsI pro měřený vzorek PTFE. Je vidět, že hodnoty dynamické síly a dynamické amplitudy jsou při obou měřeních téměř shodné (černá a hnědá barva), což rovněž dokládá vysokou reprodukovatelnost přístroje NETZSCH DMA. To znamená, že naměřená hodnota modulu pružnosti závisí pouze na zadané geometrii. Tyto vyhodnocené hodnoty dynamické síly IFsI a dynamické amplitudy IAsI lze nyní použít pro kalkulátor DMA ke kontrole vlivu mírně odlišných hodnot v zadaných geometriích vzorků.
DMA kalkulačka - Jak používat tento nástroj pro kontrolu vlivu různých zadaných tlouštěk vzorku na vypočtený modul, demonstrováno na příkladu PTFE:
Specifikovaná tloušťka vzorku: 1,3 mm
Na stejném vzorku byla pouze změněna tloušťka vzorku z 1,3 mm na 1,06 mm , aby se zjistil vliv:
DMA kalkulačka - spousta výhod
Pomocí kalkulátoru DMA lze rychle ukázat, že rozdíly v tloušťce vzorku způsobují značné rozdíly v hodnotě modulu pružnosti (zde 1493 MPa až 2754 MPa -> cca 84% odchylka při -20 °C). Tento příklad opět ukazuje, že rozdíly v naměřených hodnotách modulu E' mohou být důsledkem mírně odlišných stanovených tlouštěk vzorků, přestože materiál vzorku je totožný. K odhadu a zobrazení tohoto vlivu lze jednoduše použít kalkulátor DMA. K prokázání tohoto vlivu tedy již není nutné provádět více měření DMA. Jak je uvedeno v příkladu, lze nyní snadno odhadnout toleranční rozsah hodnoty modulu pružnosti pro každé jednotlivé měření.
Další výhodou je, že kalkulátor DMA lze použít pro jakýkoli typ měření DMA: v případě, že se jedná o tříbodový ohyb, jednoduchou/dvojitou konzolu, tah, tlak, průnik nebo střih. Kromě toho je s touto kalkulačkou DMA možné také předem vypočítat síly a amplitudy pro daný materiál, aby bylo možné najít vhodné nastavení měření i vhodné geometrie vzorků.
Kalkulačka DMA je flexibilní a jedinečný nástroj pro rychlý výpočet všech relevantních hodnot měření DMA, který slouží jak k lepší interpretaci výsledků, tak k nalezení nejlepšího nastavení měření pro daný materiál.
