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动态力学分析DMA ppt课件
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  动态力学分析DMA ppt课件_其它_高等教育_教育专区。动态力学分析DMA 第14章 动态力学分析DMA 基本概念 实验技术 应用 1.基本概念 ? 研究材料在交变应力下的响应。 ? 周期性的外力引起试样周期性的形变,其 中一部分以位能的

  动态力学分析DMA 第14章 动态力学分析DMA 基本概念 实验技术 应用 1.基本概念 ? 研究材料在交变应力下的响应。 ? 周期性的外力引起试样周期性的形变,其 中一部分以位能的形式贮存在试样中,没 耗。另一部分所,在形变时以热 的形式消耗掉。 ? Δ=tanδ=E”/E’ ? E’----贮能模量,表示材料弹性大小; ? E”----耗能模量,表示材料黏性大小。 1.基本概念 ? 应力(σ)与应变(ε)关系曲线的斜率为材料 的模量。对拉伸或弯曲试验,为杨氏模量 (σ);对剪切试验,为剪切模量 (G)。 1.基本概念 恒定频率不同温度材料的响 应 α峰即玻璃化转变 峰,材料性能变 化较大(E”、tan δ ),反映链 段开始运动,主 要是无定形区的 运动所引起的。 1.基本概念 ?以下依次为β转变、y转变、δ转变等。较重要的 次级转变是β转变,常对应于侧链(侧基)、端基、 键角以及链段的曲柄运动。 ?这部分转变对模量的影响较小,但y转变、δ转变 对材料在低温下的韧性影响较大。 ?β转变不像玻璃化转变那样有频率依赖性。因为 这些链段的运动不像主链那样受频率的影响。 恒定温度不同频率材料的响应 一定温度下,链段都有自己的最可几频率ω 。 ?对应最可几松弛时间τ 。,当外力的作用ω》 ω 。,对于链段来说来不及做出相应的运动,这 时链段表现出来较强的刚性即玻璃态。 ?当ω《 ω。链段能够发生重排,材料表现为高弹 性,E“较小 ? ω=ω。 时链段从不变为,此时链段摩 擦力较大、 E“较大、 tan δ 达到最大,对应着材 料的玻璃化转变温度。 频率对温度谱的影响 ? 采用不同频率去测材料的温度谱, tan δ 是不一样的。 α转变对应着ω=ω。 ,当 频率增大时,发生玻璃化转变时,材料的ω。 应相应的增大,而只有温度增大时, ω。 增大。当频率增大10倍时,相应的转变温 度在温度谱上上移7-10℃,如果频率变化 三个数量级,温度谱上位移21-30 ℃。 时温等效性原则 ? 粘弹性材料的流变行 为存在时温等效原则, 即材料在低温下的行 为相当于高频(相当于 短时间)下的行为;而 材料在高温下的行为 像低频(相当于长时间) 下的行为。 时温等效性原理 玻璃化转 变 温度(内因) ω。 W 链段的运动形态 外力的作用频率 2.测量仪器 ?2. 1测量方式/模式 ? 主要有拉伸、剪切、压缩、双悬臂和 三点弯曲5种模式 。 2.1测量方式/模式 2.2 测量仪器分类 ? 测定动态力学性能的仪器有三类: ? (1)衰减振动,如扭摆法、扭辫法; ? (2)受迫振动的共振类型,如振簧法; ? (3)受迫振动的非共振类型,如粘弹性仪。 ? 目前大多数动态力学分析仪都可以用来测 定试样的动态力学性能温度谱、频率谱和 时间谱,因此仪器的织成部分中一般都包 括温控炉、温度控制与记录仪。 2.2.1哀减振动法 ? 衰减振动法是下述一种试验方法:将 初始扭转力作用于体系,随即除去外力使 该体系地发生形变或形变速率x(t)随 时 ? 间逐渐衰减的振动,并根据振动频率与振 幅衰减速率计算体系的刚度与阻尼。 式中,X(t)是随时间变化的振幅包络线外推到 零时刻的形变值,fd是阻尼系统的频率;β是衰 减。 2.2.1哀减振动法 2.2.2.1扭摆法 2.2.2.1扭摆法 ? 曲线上振动周期p的例数为频率 ? 曲线上同一方向上相邻振幅之比的对数称 为对数减量 ? 把fd及A代入公式 2.2.2.1扭摆法 I为为体系的转动惯量 fd为频率 A对振幅的数减量 Fc为尺寸校正因子 b为试样的宽 h为试样的厚 2.2.2.2 扭辫仪 ? 在扭辫仪中,试样是一根由聚合物与惰性 纤维辫子组成的复合材料试样。 ? 先将待测聚合物制成溶液或熔化成熔体, 然后浸渍在一根由增强纤维(一般用玻璃纤 维,也可以用其它在试验温度范围内情性 的纤维)编成的辫子上,在真空条件下除去 溶剂或冷却凝固得到所需的复合材料试样。 ? 扭辫试验的基本步骤与上述扭摆试验相同, 但由于试样截面不规则,不可能精确计算 试样的储能模量与损耗模量,更不可能精 确计算其中聚合物基体的储能模量及损耗 模量。通常只以1/P2表征试样的相对刚度, 以A表征试样的阻尼。这种方法主要用来研 究在程序升温中试样动态力学性能的相对 变化趋势并确定其特征温度。 与扭摆法相比的优点 ? 试样制备简单,因为不一定要制成规则形状。 ? 试样用量少(100mg以下)。 ? 与大多数固体动态力学分析仪相比,扭辫仪 适用的模量范围更广,因为试样中有增强纤 维支承,即使聚合物基体处于无法承受自重 的液态,复合材料试样仍保持相当的刚度。 (所以用扔辫仪可以分析从低量树脂、 橡胶、塑料直至复合材料的各种材料。) 2.2.2共振法 ? 任何体系在力振幅恒定的周期变力 作用下,当激振频率与体系的固有频率相 等时,体系的形变振幅达到极大值,即发 生共振。振动体系的形变振幅DA或形变速 率振幅RA在包括共振频率在内的频率范围 内随频率f的变化曲线叫做共振曲线。 ? 共振法是指试样在一定频率范围 内的桓幅力作用下发生振动,测定共振曲 线,从共振曲线上的共振频率与共振峰宽 度得到储能模量与损耗因子的方法。 ? 试验频率范围可以包括一个以上的共振阶 数。 共振曲线 共振曲线 ? 上图给出了以DA-f关系表示的共振曲线,表 示该体系有多个共振峰,频率最低的第一 个共振峰称为1阶共振,也叫做基频共振, 更高频率下的共振依次称为2,3,4……阶 共振。共振频率用fri表示。 ? 共振曲线上 处所对应的两个频率 之差 称为共振峰宽度。振动体 系的储能模量正比于fn2,损耗因子正比于 2.2.3.1 振簧法 B&K 核心部件示意

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