24.01.2023 by Rüdiger Sehling
De nouvelles possibilités avec le calculateur DMA NETZSCH
Influence de la géométrie de l'échantillon sur le module d'élasticité en flexion-Nouvelles possibilités avec le calculateur DMA NETZSCH
L'analyse mécanique dynamique (abrégée : DMA) est une méthode qui fournit des informations sur le comportement élastique et visqueux d'un matériau en fonction de la température, du temps et de la fréquence de la charge.
La configuration de flexion est le type de mesure le plus courant pour les systèmes DMA. Dans cette configuration, il est possible de mesurer des échantillons très rigides et très durs (par exemple, des métaux, des thermodurcissables renforcés de fibres et fortement chargés) ainsi que des thermoplastiques. Par exemple, en mode de flexion 3 points, un échantillon est placé sur les supports droit et gauche dans une position libre sans serrage. La tige de poussée applique la charge oscillante par le haut. Cette configuration permet de mesurer les valeurs de module avec une grande précision.
En général, il est important d'avoir des géométries d'échantillons exactement définies car même small les tolérances génèrent des différences significatives dans les valeurs de module, en particulier pour les échantillons minces. En mode de flexion (flexion 3 points et cantilever double ou simple), l'épaisseur de l'échantillon est incluse à la puissance3 dans le calcul du module. Cela signifie que des surfaces planes et parallèles sont très importantes pour mesurer des valeurs de module fiables. Si ce n'est pas le cas, les différences de module ne résultent que de géométries d'échantillons légèrement différentes. En particulier pour les bandes d'échantillons minces, les différences d'épaisseur peuvent très souvent être mesurées. Dans la figure 2, l'exemple d'une bande de PTFE montre que l'épaisseur varie de 1,06 mm à 1,3 mm.
Dans la figure 3, les résultats des mesures DMA pour la bande PFTE sont présentés dans une plage de température allant de -70°C à 100°C. Afin de démontrer l'influence de différentes géométries d'échantillon, pour lepremier essai (courbe noire), une épaisseur d'échantillon de 1,3 mm a été introduite, et pour ledeuxième essai, une valeur d'épaisseur de 1,06 mm. En comparant les deux mesures, on constate que les valeurs de module mesurées s'écartent fortement l'une de l'autre dans la plage de température (d'environ 84%, évaluées par exemple à -20°C).
Le calculateur DMA affiche rapidement les résultats
Cette influence de l'épaisseur de l'échantillon peut également être facilement démontrée à l'aide de la calculatrice DMA (incluse dans le logiciel NETZSCH Proteus® ), qui permet de calculer les valeurs de module, de 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 et de force. Pour calculer les valeurs de module, il est généralement nécessaire de connaître la valeur de la force dynamique et de l'amplitude dynamique. Ces deux valeurs permettent de calculer la rigidité d'un matériau, qui est ensuite multipliée par un facteur géométrique afin de calculer le module. Les valeurs de la force dynamique et de l'amplitude dynamique peuvent être facilement évaluées dans le Proteus® logiciel. Dans la figure 4, les signaux de la force dynamique IFsI et de l'amplitude dynamique IAsI sont également représentés pour l'échantillon de PTFE mesuré. On peut voir que les valeurs de la force dynamique et de l'amplitude dynamique sont presque identiques pour les deux mesures (noir et marron), ce qui démontre également la haute reproductibilité du DMA NETZSCH. Cela signifie que la valeur du module mesuré ne dépend que de la géométrie introduite. Ces valeurs évaluées pour la force dynamique IFsI et l'amplitude dynamique IAsI peuvent maintenant être utilisées pour le calculateur DMA afin de vérifier l'influence de valeurs légèrement différentes dans les géométries d'échantillons saisies.
Calculateur DMA - Comment utiliser cet outil pour vérifier l'influence de différentes épaisseurs d'échantillons sur le module calculé, avec l'exemple du PTFE :
Épaisseur spécifiée de l'échantillon : 1,3 mm
Sur le même spécimen, seule l'épaisseur de l'échantillon a été modifiée de 1,3 mm à 1,06 mm pour voir l'influence :
Calculateur DMA - De nombreux avantages
Le calculateur DMA permet d'illustrer rapidement que les différences d'épaisseur de l'échantillon génèrent des différences significatives dans la valeur du module (ici 1493 MPa à 2754 MPa -> environ 84% d'écart à -20°C). Cet exemple montre à nouveau que des différences dans le module mesuré E' peuvent résulter d'épaisseurs d'échantillon déterminées légèrement différentes bien que le matériau de l'échantillon soit identique. Pour estimer et montrer cette influence, il suffit d'utiliser le calculateur DMA. Il n'est donc plus nécessaire d'effectuer plusieurs mesures DMA pour démontrer cette influence. Comme le montre l'exemple, la plage de tolérance de la valeur du module peut maintenant être facilement estimée pour chaque mesure individuelle.
Un autre avantage est que le calculateur DMA peut être utilisé pour tout type de mesure DMA : flexion 3 points, cantilever simple/double, tension, compression, pénétration ou cisaillement. En outre, ce calculateur DMA permet également de calculer à l'avance les forces et les amplitudes pour un matériau donné afin de trouver un dispositif de mesure approprié ainsi que des géométries d'échantillon adéquates.
Le calculateur DMA est un outil flexible et unique permettant de calculer rapidement toutes les valeurs de mesure DMA pertinentes, ce qui permet à la fois de mieux interpréter les résultats et de trouver la meilleure configuration de mesure pour le matériau concerné.
