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Analyse mécanique dynamique
Instrumentation pour l'analyse mécanique dynamique

L 'analyse mécanique dynamique (DMA, de 'Anglais analyse mécanique dynamique), Également connu sous spectroscopie mécanique dynamique, Il est une technique de analyse thermique utilisé pour étudier les propriétés viscoélastiques matériaux.[1] Il est réalisé en appliquant à un échantillon à tester un force oscillant à une donnée température.

Grâce à l'analyse mécanique dynamique peut déterminer la température de transition vitreuse, la composition de polymères, et des paramètres tels que la forme complexe de jeune, les modules préservation et perte, en plus du facteur amortissement (tan δ) Et ramper (ramper).

théorie

Analyse mécanique dynamique
Un graphique qui montre les modules de stockage (E « ) et de perte (E » « ) en fonction de la température

L'application d'un stress sinusoïdal, si le matériau est purement élastique il fera l'objet d'une déformation constante instantanée au fil du temps; retrait de la force appliquée à la matière aura tendance à récupérer immédiatement et pleinement à son état d'origine. Dans le cas des systèmes visqueux, la contrainte appliquée provoque une déformation qui augmentera proportionnellement au fil du temps jusqu'à ce que le stress ne sera pas supprimé; dans ce cas, une fois qu'il a cessé le stress, la déformation subira un arrêt, mais il n'y aura pas une reprise.

Dans le cas d'un matériau purement élastique, par conséquent, la contrainte et la déformation sont phase, tandis que dans le cas d'une contrainte de matériau purement visqueux et la souche sera hors de phase de 90 °. Les polymères ont généralement une différence de phase entre la contrainte et la contrainte, indiquée par le lettre grecque δ, entre 0 et 90 °. la discussion mathématiques d'un comportement de matériau viscoélastique conduit à la définition de module de stockage et module de perte.

Le module de stockage, qui mesureénergie stocké et qui est fixé sur le comportement élastique, il est indiqué par E ' et elle est donnée par l'équation

tandis que le module de perte, qui mesure l'énergie dissipée sous forme de chaleur et qui est en relation avec le comportement visqueux, est donnée par l'équation

où dans les deux équations:

  • est le 'amplitude le stress;
  • est l'amplitude de la déformation;
  • est le déphasage entre la contrainte et la déformation.

Le rapport entre le module de perte et le module de stockage fournit tangent le déphasage entre la contrainte et la déformation:

Dans la caractérisation des matériaux polymères, il est habituel à tracer les valeurs de E ', Et « » et tan δ en fonction de la température.

Compte tenu de l'application d'une contrainte de cisaillement, Il procède à la définition des modules G ' et G '' d'une manière analogue à ce qui a été dit auparavant.

instrumentation

L'appareillage utilisé pour l'analyse mécanique dynamique permet d'effectuer des mesures sur les deux échantillons solide les deux fluides. L'échantillon est fixé entre deux bras ou des plaques, il peut être soumis à des contraintes de diverses manières à l'aide d'un moteur électromagnétique: Il peut être soumis à la flexion ou à la compression, cisaillement ou torsion. La contrainte induite est mesurée au moyen d'un transformateur différentiel variable linéaire (LVTD) apte à détecter des déplacements de l'ordre de fractions de micron.

En fonction des objectifs différents, il est possible d'effectuer des mesures à fréquence constante (par variation de la température), à ​​une température constante (par variation de la fréquence) ou en faisant varier la fréquence de l'effort est la température d'une manière programmée.

notes

  1. ^ M. P. Sepe, Analyse thermique des polymères, iSmithers Rapra Publishing, 1997, p. 22, ISBN 1859571077.

bibliographie

  • Kevin P. Menard, Analyse dynamique mécanique: Introduction pratique, 2e éd., CRC Press, 2008 ISBN 1420053132.
  • Marc André Meyers et Krishan Kumar Chawla, Comportement mécanique des matériaux, Cambridge University Press, 2009 ISBN 0521866758.

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