Introduction
Les VibrationsUn processus mécanique d'oscillation est appelé vibration. La vibration est un phénomène mécanique par lequel des oscillations se produisent autour d'un point d'équilibre. Dans de nombreux cas, la vibration est indésirable, car elle gaspille de l'énergie et crée des sons indésirables. Par exemple, les mouvements vibratoires des moteurs, des moteurs électriques ou de tout autre dispositif mécanique en fonctionnement sont généralement indésirables. Ces vibrations peuvent être causées par des déséquilibres dans les pièces rotatives, des frottements inégaux ou l'engrènement des dents d'un engrenage. Une conception soignée permet généralement de minimiser les vibrations indésirables.vibrations mécaniques résultent naturellement des excitations sismiques, par exemple, et sont présentes dans presque tous les systèmes techniques et automobiles. Elles affectent considérablement la capacité de survie des ouvrages d'art, peuvent endommager les machines placées à proximité et sont souvent accompagnées de bruits gênants. Pour éviter ces perturbations, des tampons en caoutchouc sont utilisés pour découpler la structure principale du sol.
Dans les applications réelles, les produits techniques en élastomère sont généralement soumis à des charges mécaniques statiques et dynamiques. En fonction de l'application, les charges statiques et dynamiques peuvent varier dans une large gamme. La charge statique est souvent liée au poids propre du produit et peut varier dans le temps (par exemple, voiture de tourisme avec 1 à 4 passagers, réservoir de carburant : vide ou plein). Les VibrationsUn processus mécanique d'oscillation est appelé vibration. La vibration est un phénomène mécanique par lequel des oscillations se produisent autour d'un point d'équilibre. Dans de nombreux cas, la vibration est indésirable, car elle gaspille de l'énergie et crée des sons indésirables. Par exemple, les mouvements vibratoires des moteurs, des moteurs électriques ou de tout autre dispositif mécanique en fonctionnement sont généralement indésirables. Ces vibrations peuvent être causées par des déséquilibres dans les pièces rotatives, des frottements inégaux ou l'engrènement des dents d'un engrenage. Une conception soignée permet généralement de minimiser les vibrations indésirables.vibrations dues au moteur du véhicule et aux processus de conduite superposent une charge mécanique dynamique oscillante. Tous les modes de charge statique tels que la compression, la traction et le cisaillement peuvent se produire.
Le transfert de ces conditions de fonctionnement réelles de la pratique au laboratoire peut être facilement réalisé avec le système DMA GABO Eplexor®. Cependant, pour certaines applications telles que les bandes transporteuses en caoutchouc, les courroies d'entraînement ou les tampons caoutchouc-métal, l'utilisation normale se caractérise par une précharge statique inférieure à la charge dynamique réelle. De tels profils de charge compliquent l'analyse des propriétés mécaniques du composant examiné en raison d'une perte de contact temporaire entre l'échantillon et le porte-échantillon en mode de compression. Dans ce cas, il n'est généralement pas possible de réaliser des essais corrects et exempts d'artefacts.
Grâce à des porte-échantillons adaptés, le DMA GABO haute force Eplexor® peut surmonter cette limitation technique. Démontrons-le à l'aide d'une application réelle.
Les tampons caoutchouc-métal sont utilisés pour isoler les chocs et les VibrationsUn processus mécanique d'oscillation est appelé vibration. La vibration est un phénomène mécanique par lequel des oscillations se produisent autour d'un point d'équilibre. Dans de nombreux cas, la vibration est indésirable, car elle gaspille de l'énergie et crée des sons indésirables. Par exemple, les mouvements vibratoires des moteurs, des moteurs électriques ou de tout autre dispositif mécanique en fonctionnement sont généralement indésirables. Ces vibrations peuvent être causées par des déséquilibres dans les pièces rotatives, des frottements inégaux ou l'engrènement des dents d'un engrenage. Une conception soignée permet généralement de minimiser les vibrations indésirables.vibrations. Ils sont fabriqués à partir de différents matériaux en caoutchouc et sont disponibles dans de nombreuses formes et tailles. La figure 1 montre deux types de tampons caoutchouc-métal cylindriques différents. Un tampon caoutchouc-métal avec deux goujons mesure 25 mm de long et a un diamètre de 20 mm. Un tampon en caoutchouc-métal avec un goujon et un trou fileté mesure 40 mm de long et a un diamètre de 40 mm.
Des porte-échantillons appropriés avec des rallonges sont utilisés pour monter le tampon en caoutchouc-métal sur le DMA GABO haute force Eplexor®. La figure 2 montre un tampon métal-caoutchouc cylindrique monté avec un goujon et un trou fileté sur le DMA High-Force GABO Eplexor®.
Le balayage temporel a été effectué à température ambiante et à une fréquence de 10 Hz. La charge statique a été augmentée par intervalles de temps de 120 secondes en différentes étapes de 0 N à 140 N, puis diminuée à 7 N. La charge dynamique a été maintenue constante pendant toute la durée de la mesure à 200 N. La figure 3 montre le profil temporel des charges statiques et dynamiques pendant la mesure, Fstat et Fdyn respectivement.
Les contraintes mécaniques existantes à l'intérieur du tampon caoutchouc-métal peuvent être dérivées en tenant compte des facteurs géométriques. La figure 4 montre la DéformationLa Déformation décrit une déformation d’un matériau qui subit une contrainte ou une force mécanique externe. Les formulations d’élastomères présentent des propriétés de fluage, si une charge constante est appliquée.déformation statique εstat en bleu et la déformation dynamique εdyn en rouge.
On constate que la déformation statique reste plus faible que la déformation dynamique pendant presque toute la durée de la mesure. L'utilisation de porte-échantillons appropriés permet d'éviter une perte de contact temporaire entre l'échantillon et le porte-échantillon. Par conséquent, ce dispositif de mesure permet de transférer de manière fiable les conditions de fonctionnement réelles du tampon caoutchouc-métal de la pratique au laboratoire. Il est désormais possible de tirer des conclusions fiables (sans artefacts) sur le comportement mécanique réel du tampon caoutchouc-métal pendant l'application.
La figure 5 montre le profil temporel du module d'élasticité |E*| et du facteur de perte tanδ pour le tampon caoutchouc-métal à température ambiante et à une fréquence de 10 Hz. Le module d'élasticité |E*| diminue avec le temps. En fonction du temps de mesure de la ContrainteLa Contrainte est définie par un niveau de force appliquée sur un échantillon d’une section bien définie. (Contrainte = force/surface). Les échantillons qui possèdent une section rectangulaire ou circulaire peuvent être comprimés ou étirés. Les matériaux élastiques comme les élastomères peuvent être étirés jusqu’à 5 à 10 fois leur longueur initiale.contrainte dynamique, une déformation ε(t) du tampon caoutchouc-métal se produit en fonction du temps. Ce comportement rappelle les essais de fluage. Le fluage est associé à une augmentation de la déformation sous une charge constante (voir figure 4). Puisque la charge dynamique est constante dans le temps, selon la loi de Hooke, le module d'élasticité |E*| doit diminuer. Les différents poids portés, simulés par différentes charges statiques, n'influencent guère le module d'élasticité |E*| car ils sont inférieurs à la charge dynamique.
Le facteur de perte tanδ diminue avec le temps parce que le frottement interne est réduit. L'échantillon se détend.
Conclusion
Il a été démontré que les situations de charge réelles pour des applications telles que les tampons caoutchouc-métal - où l'utilisation normale est caractérisée par une précharge statique inférieure à la charge dynamique réelle - peuvent être facilement testées à l'aide du DMA GABO haute force Eplexor®. Le High-Force DMA GABO Eplexor® fournit des résultats précis et exempts d'artefacts grâce à sa polyvalence et à l'adéquation des porte-échantillons utilisés.
Le DMA GABO High-Force Eplexor® offre l'avantage unique de pouvoir tester correctement non seulement des matériaux simples et basiques, mais aussi des produits finis en cours de fonctionnement.