Analiza mecanică dinamică

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Instrumentație pentru analiza mecanică dinamică

Analiza mecanică dinamică (DMA, din „ analiza mecanică dinamică engleză ), cunoscută și sub numele de spectroscopie mecanică dinamică, este o tehnică de analiză termică utilizată pentru studiul proprietăților materialelor viscoelastice . [1] Se realizează prin aplicarea unei forțe oscilante la o anumită temperatură la un specimen examinat.

Prin analiza mecanică dinamică este posibilă determinarea temperaturii de tranziție a sticlei , a compoziției polimerilor și a parametrilor precum modulul complex al lui Young, modulul de conservare și pierdere , precum și factorul de amortizare ( tan δ ) și fluajul ( fluajul) ).

Teorie

Grafic care prezintă modulele de conservare (E ') și pierdere (E' ') în funcție de temperatură

Prin aplicarea unei tensiuni sinusoidale , dacă materialul este pur elastic, acesta va suferi o constantă de deformare instantanee în timp; eliminând forța aplicată, materialul va tinde să-și recupereze imediat și complet starea inițială. În cazul sistemelor vâscoase , stresul aplicat va provoca o deformare care va crește proporțional în timp până când stresul este îndepărtat; în acest caz, odată ce stresul a încetat, deformarea se va opri, dar nu va exista recuperare.

Prin urmare, în cazul unui material pur elastic, tensiunea și deformarea sunt în fază , în timp ce în cazul unui material pur vâscos, tensiunea și deformarea vor fi defazate cu 90 °. Polimerii au în mod obișnuit o diferență de fază între tensiune și deformare, indicată cu litera greacă δ , între 0 și 90º. Tratamentul matematic al comportamentului viscoelastic al unui material duce la definirea modulului de conservare și a modulului de pierdere .

Modulul de conservare, care măsoară energia stocată și care este legat de comportamentul elastic, este indicat cu E ' și se obține din ecuație

în timp ce modulul de pierdere, care măsoară energia disipată sub formă de căldură și care este legat de comportamentul vâscos, este dat de ecuația

unde în ambele ecuații:

  • este magnitudinea stresului;
  • este amplitudinea deformării;
  • este schimbarea de fază între stres și efort.

Relația dintre modulul de pierdere și modulul de retenție oferă tangenta schimbării de fază între stres și tensiune:

În caracterizarea materialelor polimerice este obișnuit să se graficeze valorile lui E ' , E' ' și tan δ în funcție de temperatură.

Luând în considerare aplicarea unei solicitări de forfecare , se trece la definirea modulelor G ' și G' ' într-un mod similar cu cele spuse anterior.

Instrumentaţie

Instrumentele utilizate pentru analiza mecanică dinamică permit efectuarea atât a măsurătorilor pe probe solide , cât și pe fluide . Eșantionul, fixat între două brațe sau plăci, poate fi supus la solicitări în diferite moduri cu ajutorul unui motor electromagnetic : poate fi supus la îndoire sau compresie, forfecare sau torsiune. Deformarea indusă este măsurată cu ajutorul unui traductor de deplasare inductivă (LVTD) capabil să detecteze deplasările în ordinea fracțiilor de microni .

În funcție de diferitele scopuri, este posibil să se efectueze măsurători la o frecvență constantă (prin variația temperaturii), la o temperatură constantă (prin variația frecvenței) sau prin variația atât a frecvenței efortului, cât și a temperaturii într-un mod programat .

Notă

  1. ^ MP Sepe, Thermal Analysis of Polymers , iSmithers Rapra Publishing, 1997, p. 22, ISBN 1859571077 .

Bibliografie

  • Kevin P. Menard, Analiza mecanică dinamică: o introducere practică , ediția a II-a, CRC Press, 2008, ISBN 1420053132 .
  • Marc André Meyers și Krishan Kumar Chawla, Comportamentul mecanic al materialelor , Cambridge University Press, 2009, ISBN 0521866758 .

Elemente conexe

Alte proiecte