24.01.2023 by Rüdiger Sehling
Nowe możliwości dzięki kalkulatorowi DMA NETZSCH
O wpływie geometrii wprowadzonej próbki na Moduł sprężystościModuł zespolony (składnik sprężysty), moduł magazynowania lub G', jest "rzeczywistą" częścią ogólnego modułu zespolonego próbki. Ten składnik sprężysty wskazuje na stałą lub fazową reakcję mierzonej próbki. moduł sprężystości w trybie zginania-Nowe możliwości dzięki kalkulatorowi DMA NETZSCH
Dynamiczna analiza mechaniczna (w skrócie: DMA) to metoda, która dostarcza informacji na temat elastycznego i lepkiego zachowania materiału w funkcji temperatury, czasu i częstotliwości obciążenia.
Konfiguracja zginania jest najczęstszym typem pomiaru dla systemów DMA. W tej konfiguracji można mierzyć bardzo sztywne i twarde próbki (np. metale, tworzywa termoutwardzalne wzmocnione włóknami i o wysokim stopniu wypełnienia), a także tworzywa termoplastyczne. Na przykład, w trybie 3-punktowego zginania, próbka jest umieszczana na prawym i lewym wsporniku w pozycji swobodnej bez mocowania. Popychacz przykłada NapięcieOdkształcenie opisuje deformację materiału, który jest obciążony mechanicznie przez siłę zewnętrzną lub naprężenie. Mieszanki gumowe wykazują właściwości pełzania, jeśli zastosowane zostanie obciążenie statyczne.obciążenie oscylacyjne od góry. Taka konfiguracja pozwala na bardzo precyzyjny pomiar wartości modułu sprężystości.
Ogólnie rzecz biorąc, ważne jest, aby mieć dokładnie zdefiniowaną geometrię próbki, ponieważ nawet tolerancje small generują znaczne różnice w wartościach modułu, szczególnie w przypadku cienkich próbek. W trybie zginania (zginanie 3-punktowe i podwójny lub pojedynczy wspornik), wprowadzona grubość próbki jest uwzględniana dotrzeciej potęgi w obliczeniach modułu. Oznacza to, że powierzchnie równoległe do płaszczyzny są bardzo ważne, aby zmierzyć wiarygodne wartości modułu. Jeśli tak nie jest, różnice w module wynikają tylko z nieznacznie różnej geometrii próbki. Zwłaszcza w przypadku cienkich pasków próbek bardzo często można zmierzyć różnice w grubości. Na rysunku 2 przykład paska PTFE pokazuje, że grubość waha się od 1,06 mm do 1,3 mm.
Na rysunku 3 przedstawiono wyniki pomiarów DMA dla paska PFTE w zakresie temperatur od -70°C do 100°C. Aby zademonstrować wpływ różnych geometrii próbek, dlapierwszego testu (czarna krzywa) wprowadzono grubość próbki 1,3 mm, a dladrugiego testu grubość 1,06 mm. Porównując oba pomiary, można zauważyć, że zmierzone wartości modułów znacznie się od siebie różnią w całym zakresie temperatur (o około 84%, oceniane na przykład w temperaturze -20°C).
Kalkulator DMA szybko wyświetla wyniki
Ten wpływ grubości próbki można również łatwo wykazać za pomocą kalkulatora DMA (zawartego w oprogramowaniu NETZSCH Proteus® ), za pomocą którego można obliczyć wartości modułu, odkształcenia i siły. Do obliczenia wartości modułu konieczna jest znajomość wartości siły dynamicznej oraz amplitudy dynamicznej. Na podstawie tych dwóch wartości obliczana jest sztywność materiału; jest ona następnie mnożona przez współczynnik geometryczny w celu obliczenia modułu. Wartości siły dynamicznej i amplitudy dynamicznej można łatwo obliczyć w oprogramowaniu Proteus® oprogramowania. Na rysunku 4 przedstawiono dodatkowo sygnały siły dynamicznej IFsI i amplitudy dynamicznej IAsI dla mierzonej próbki PTFE. Można zauważyć, że wartości siły dynamicznej i amplitudy dynamicznej są prawie identyczne dla dwóch pomiarów (czarnego i brązowego), co również świadczy o wysokiej powtarzalności NETZSCH DMA. Oznacza to, że zmierzona wartość modułu zależy tylko od wprowadzonej geometrii. Oszacowane wartości siły dynamicznej IFsI i amplitudy dynamicznej IAsI można teraz wykorzystać w kalkulatorze DMA do sprawdzenia wpływu nieco innych wartości we wprowadzonych geometriach próbek.
Kalkulator DMA - Jak używać tego narzędzia do sprawdzania wpływu różnych wprowadzonych grubości próbek na obliczony moduł, na przykładzie PTFE:
Określona grubość próbki: 1,3 mm
Na tej samej próbce zmieniono tylko grubość próbki z 1,3 mm na 1,06 mm , aby zobaczyć wpływ:
Kalkulator DMA - Lots zalet
Za pomocą kalkulatora DMA można szybko zilustrować, że różnice w grubości próbki generują znaczne różnice w wartości modułu (tutaj 1493 MPa do 2754 MPa -> około 84% odchylenia przy -20°C). Ten przykład ponownie pokazuje, że różnice w zmierzonym module E' mogą wynikać z nieznacznie różnych określonych grubości próbek, mimo że materiał próbki jest identyczny. Aby oszacować i pokazać ten wpływ, można po prostu użyć kalkulatora DMA. W związku z tym nie jest już konieczne wykonywanie wielu pomiarów DMA w celu wykazania tego wpływu. Jak pokazano w przykładzie, zakres tolerancji wartości modułu można teraz łatwo oszacować dla każdego pojedynczego pomiaru.
Kolejną zaletą jest to, że kalkulator DMA może być używany do każdego typu pomiaru DMA: 3-punktowego zginania, pojedynczego/ podwójnego wspornika, rozciągania, ściskania, penetracji lub ścinania. Co więcej, dzięki temu kalkulatorowi DMA możliwe jest również wcześniejsze obliczenie sił i amplitud dla danego materiału w celu znalezienia odpowiedniej konfiguracji pomiarowej, a także odpowiedniej geometrii próbki.
Kalkulator DMA jest elastycznym i unikalnym narzędziem do szybkiego obliczania wszystkich istotnych wartości pomiarowych DMA, służącym zarówno do lepszej interpretacji wyników, jak i do znalezienia najlepszej konfiguracji pomiarowej dla danego materiału.
