24.01.2023 by Rüdiger Sehling
Новые возможности с NETZSCH DMA Calculator
О влиянии геометрии вводимого образца на модуль упругости при изгибе-Новые возможности с NETZSCH DMA Calculator
Динамический механический анализ (сокращенно ДМА) - это метод, позволяющий получить информацию об упругом и вязком поведении материала в зависимости от температуры, времени и частоты нагрузки.
Установка для изгиба является наиболее распространенным типом измерений в системах ДМА. В этой установке можно измерять очень жесткие и твердые образцы (например, металлы, армированные волокнами и высоконаполненные термореактивные материалы), а также термопласты. Например, в режиме трехточечного изгиба образец помещается на правую и левую опоры в свободном положении без зажима. Толкатель прикладывает колеблющуюся нагрузку сверху. Такая установка позволяет очень точно измерять значения модуля упругости.
В целом, важно иметь точно определенную геометрию образца, поскольку даже допуски small приводят к значительным различиям в значениях модуля упругости, особенно для тонких образцов. В режиме изгиба (трехточечный изгиб, двойной или одинарный консольный изгиб) при расчете модуля упругости толщина образца учитывается с точностью дотретьей степени. Это означает, что плоскопараллельные поверхности очень важны для измерения надежных значений модуля упругости. В противном случае разница в модуле упругости будет обусловлена лишь незначительными различиями в геометрии образцов. Особенно для тонких полосок образцов очень часто можно измерить разницу в толщине. На рисунке 2 на примере полоски ПТФЭ показано, что толщина варьируется от 1,06 мм до 1,3 мм.
На рисунке 3 показаны результаты измерений DMA для полосы PFTE в диапазоне температур от -70°C до 100°C. Чтобы продемонстрировать влияние различных геометрий образца, для1-го испытания (черная кривая) была взята толщина образца 1,3 мм, а для2-го - 1,06 мм. При сравнении двух измерений видно, что измеренные значения модуля упругости сильно отличаются друг от друга во всем диапазоне температур (примерно на 84 %, например, при -20 °C).
Калькулятор DMA быстро показывает результаты
Это влияние толщины образца можно также легко продемонстрировать с помощью калькулятора DMA (входит в состав программного обеспечения NETZSCH ) Proteus® ), с помощью которого можно рассчитать значения модуля упругости, деформации и силы. Для расчета значений модуля упругости, как правило, необходимо знать значение динамической силы, а также динамической амплитуды. На основе этих двух значений рассчитывается жесткость материала, которая затем умножается на геометрический коэффициент для расчета модуля упругости. Значения динамической силы и динамической амплитуды можно легко рассчитать в программе Proteus® программном обеспечении. На рисунке 4 дополнительно показаны сигналы динамической силы IFsI и динамической амплитуды IAsI для измеренного образца ПТФЭ. Видно, что значения динамической силы и динамической амплитуды практически идентичны для двух измерений (черное и коричневое), что также свидетельствует о высокой воспроизводимости NETZSCH DMA. Это означает, что измеренное значение модуля упругости зависит только от введенной геометрии. Эти оцененные значения динамической силы IFsI и динамической амплитуды IAsI теперь можно использовать для калькулятора DMA, чтобы проверить влияние немного отличающихся значений в введенных геометриях образцов.
Калькулятор DMA - Как использовать этот инструмент для проверки влияния различной толщины введенного образца на расчетный модуль упругости, продемонстрировано на примере PTFE:
Указанная толщина образца: 1,3 мм
На том же образце толщина образца была изменена с 1,3 мм до 1,06 мм , чтобы увидеть влияние:
Калькулятор DMA - Lots преимуществ
С помощью калькулятора DMA можно быстро проиллюстрировать, что различия в толщине образца приводят к значительным различиям в значении модуля упругости (здесь 1493 МПа - 2754 МПа -> примерно 84 % отклонение при -20°C). Этот пример еще раз показывает, что различия в измеренном модуле упругости E' могут быть следствием немного разной толщины образца, хотя материал образца идентичен. Чтобы оценить и показать это влияние, можно просто воспользоваться калькулятором DMA. Таким образом, больше нет необходимости проводить несколько измерений DMA, чтобы продемонстрировать это влияние. Как показано в примере, диапазон допустимых значений модуля упругости теперь можно легко оценить для каждого отдельного измерения.
Еще одним преимуществом является то, что калькулятор DMA можно использовать для любого типа измерений DMA: 3-точечный изгиб, одно/двухконсольный изгиб, растяжение, сжатие, проникновение или сдвиг. Кроме того, с помощью этого DMA-калькулятора можно заранее рассчитать силы и амплитуды для конкретного материала, чтобы подобрать подходящую измерительную установку, а также подходящие геометрические параметры образца.
Калькулятор DMA - это гибкий и уникальный инструмент для быстрого расчета всех необходимых значений измерений DMA, что позволяет лучше интерпретировать результаты и подобрать оптимальную измерительную установку для соответствующего материала.
Узнайте больше об основах и областях применения динамико-механического анализа:
Зарегистрируйтесь на наш вебинар 14 февраля!
Вебинар представляет собой введение в метод ДМА и рассчитан в первую очередь на начинающих. Содержание вебинара - объяснение поведения вязкоупругого материала, основы методики измерения ДМА, а также selectсвойств материала на примерах применения.
