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动态力学性能分析的利器— DMA Eplexor

发布时间:2021-07-04  作者:admin

  Gabo 公司是环球领先的大肆值动态热死板认识仪器供应商,有40 众年的仪器打算及行使履历,其产物遍及用于轮胎、橡胶行业,是行业测试的标杆仪器。为了拓展产物德使规模,开荒更遍及的墟市,Gabo公司于2015年与Netzsch兼并,从属Netzsch热认识营业部,重要产物有Eplexor系列(大肆值、高温DMA)、Gabometer(压缩生热测试)和Gabotack(粘接强度测试),个中Eplexor 系列行使最为遍及,涉及橡胶、召集物、陶瓷、玻璃、金属、复合原料等规模,本文重要先容了其道理、组织及行使。

  道理Eplexor系列是大肆值DMA 仪器,可能正在动态或静态载荷的处境下对原料举行外征:

  1、动态载荷测试,是正在样品上施加必然频率的周期应力,认识应变巨细及施加的动态力与样品形变间的相位差,由此获得原料的动态功能,如刚度(弹性模量,E’)和阻尼(损耗模量,E’’)。为了模仿原料正在实质工况下的受力办法,动态应力可能是正弦波、三角波,也可能是方波等。图1所示为正弦波应力效用下的应力(赤色)和应变(蓝色)弧线,应力与应变的比值为复数模量,二者的相位差为δ,反映了原料变形的滞后水平。

  正在复数坐标内,复数模量与x轴的夹角即为δ,储能模量(E’)和损耗模量(E’’)差异是复数模量正在实轴和虚轴的投影,tanδ为损耗因子,数值上等于E’/E’’,代外了原料的损耗特质。图2 显示了差异原料的相位差漫衍,金属原料最低,高聚物次之,液体、油类较高。

  2、静态载荷测试,是正在样品上施加静态的应力/应变,认识样品尺寸/力随时光的转变,获得原料的蠕变/马虎功能或模量、强度等参数。

  组织图3为Eplexor传感器组织示贪图,与守旧小力值DMA 比拟,其最大的特质是静态力和动态力可能差异孑立驱动,静态力通过伺服电机驱动,动态力通过电动振荡器发生,如许动态力和静态力可同时达成全量程加载(最大可达± 8000N),正在更宽阔的载荷效用下筹议原料的力学功能。为了担保差异载荷下的力值精度,可装备众个量程的力传感器,用户可自行更调。

  为了餍足差异样品众种变形办法的哀求,Eplexor装备了众种支架,测试可正在压缩、拉伸、三点弯曲、四点弯曲、剪切、悬臂等众种形式下举行。另外,可能通过设备扩展附件,达成DEA与DMA 联用,获得力学功能的同时获得原料的介电功能;通过设备湿度附件,可能筹议吸水对原料功能的影响;或通过浸入式容器,筹议样品与水或油的接触导致的老化或增塑剂效应;通过设备UV 附件,筹议原料的光老化或光固化反映。还可能设备主动进样器,普及测试功效。

  行使Eplexor的行使笼罩浩瀚规模,个中橡胶行业行使是其守旧强项,宣布的闭联筹议结果良众,本文对此不作过众开展,而重要重视该仪器正在复合原料、合金、陶瓷等规模的特有行使。动作一种新型的组织性能原料,纤维巩固复合原料以其高强度、低密度的特质,获得越来越遍及行使。图4 所示为纤维巩固原料的旧例DMA 测试结果,可能看出正在157.6 度前,原料的模量为140GMPa操纵,与钛合金相当,正在温度哀求不高的规模可能庖代守旧金属。

  但与金属类原料差异的是,复合原料正在其弹性变形限度内,应力与应变之间不必然呈线性相干,而复合原料正在工况经过中一样必要正在有必然预载荷效用的处境下,再承担特地的动态交变载荷,如桥梁、飞机、汽车等,是以至极有须要对此类原料正在差异动/静载荷效用下的功能举行筹议。图5所示为对碳纤维复合原料进作为/静载荷扫描的三维结果,可能看出,原料的模量对载荷有至极彰彰的依赖性,静态载荷稳定的处境下,模量随动态载荷增大而低落,而动态载荷稳定的处境下,模量随静态载荷增大而增大,这不妨是动/静载荷效用对复合原料内部变形机制的影响差异。

  样式回顾合金,是一种加热到必然温度时低温下发生的形变会扑灭,并克复到其原始样式的原料。因为其特地的样式克复性能,已被遍及行使于航空航天、医疗东西、死板电子等规模。此类原料正在行使时,必要晓得其爆发样式改变的温度,而筹议发掘改变温度对载荷有必然的依赖性,于是有须要对工况载荷下的改变温度举行测试。图6为正在差异预载荷效用下,对统一原料举行温度扫描的结果,测试采用拉伸形式,升温速度2K/min,频率10Hz,动态载荷仍旧20MPa稳定,静态载荷从25MPa增大到250MPa,次第举行测试。静态载荷小于75MPa时,样品没有浮现出彰彰改变,载荷抢先100MPa时,随静态载荷增大,改变越来越彰彰,且改变温度逐步普及,解说预加载荷会诱发相变,且不妨导致合金微观组织上的转变,从而推迟改变温度。

  金属陶瓷类样品一样的工况温度较高(如1000 度以上),且承担的载荷较大,守旧的DMA 因为温度和力受限,无法检测原料正在高温区的力学功能,采用Eplexor 的高温炉即可能轻松达成。图7 为金属陶瓷复合原料正在三点弯曲形式下举行的温度扫描测试,赤色和蓝色弧线差异代外样品尺寸和静态应变随温度的转变,可能看出正在50N静态载荷效用下,1400℃操纵样品尺寸爆发彰彰转变,不妨是原料内部金属组分的熔融导致样品软化,此正在载荷下,原料无法行使于更高温度。若增大或减小载荷,不妨会使软化点提前或延后。

  综上,Eplexor是一款设备灵便、性能壮大的动态热死板认识仪,可能正在宽阔的温度和载荷限度内餍足各式原料的力学功能测试哀求。

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