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主共振直线上的共振频次与峰宽度获得储能模量

作者:admin   发布时间:2019-07-28   来源:未知

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  第14章 动态力学阐发DMA 根基概念 尝试手艺 使用 1.根基概念 研究材料正在交变应力下的响应。 周期性的外力惹起试样周期性的形变,此中一部门以位能的形式储存正在试样中,没耗。另一部门所,正在形变时以热的形式耗损掉。 Δ=tanδ=E”/E’ E’----贮能模量,暗示材料弹性大小; E”----耗能模量,暗示材料黏性大小。 1.根基概念 应力(σ)取应变(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.根基概念 恒定频次分歧温度材料的响应 1.根基概念 以下顺次为β改变、y改变、δ改变等。较主要的次级改变是β改变,常对应于侧链(侧基)、端基、键角以及链段的曲柄活动。 这部门改变对模量的影响较小,但y改变、δ改变对材料正在低温下的韧性影响较大。 β改变不像玻璃化改变那样有频次依赖性。由于这些链段的活动不像从链那样受频次的影响。 恒定温度分歧频次材料的响应 必然温度下,链段都有本人的最可几频次ω 。 对应最可几败坏时间τ 。,当外力的感化ω》 ω 。,对于链段来说来不及做出响应的活动,这时链段表示出来较强的刚性即玻璃态。 当ω《 ω。链段可以或许发生沉排,材料表示为高弹性,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改变温度。 频次对温度谱的影响 采用分歧频次去测材料的温度谱, tan δ 是纷歧样的。 α改变对应着ω=ω。 ,当频次增大时,发生玻璃化改变时,材料的ω。应响应的增大,而只要温度增大时, ω。增大。当频次增大10倍时,响应的改变温度正在温度谱上上移7-10℃,若是频次变化三个数量级,温度谱上位移21-30 ℃。 时温等效性准绳 粘弹性材料的流变行为存正在时温等效准绳,即材料正在低温下的行为相当于高频(相当于短时间)下的行为;而材料正在高温下的行为像低频(相当于长时间)下的行为。 时温等效性道理 2.丈量仪器 2. 1丈量体例/模式 2.1丈量体例/模式 2.2 丈量仪器分类 测定动态力学机能的仪器有三类: (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。 目前大大都动态力学阐发仪都能够用来测定试样的动态力学机能温度谱、频次谱和时间谱,因而仪器的织成部门中一般都包罗温控炉、温度节制取记实仪。 2.2.1哀减振动法 衰减振动法是下述一种试验方式:将初始扭转力感化于系统,随即除去外力使该系统地发生形变或形变速度x(t)随时 间逐步衰减的振动,并按照振动频次取振幅衰减速度计较系统的刚度取阻尼。 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的例数为频次 曲线上统一标的目的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 2.2.2.2 扭辫仪 正在扭辫仪中,试样是一根由聚合物取惰性纤维辫子构成的复合材料试样。 先将待测聚合物制成溶液或熔化成熔体,然后浸渍正在一根由加强纤维(一般用玻璃纤维,也能够用其它正在试验温度范畴内情性的纤维)编成的辫子上,正在实空前提下除去溶剂或冷却凝固获得所需的复合材料试样。 扭辫试验的根基步调取上述扭摆试验不异,但因为试样截面犯警则,不成能切确计较试样的储能模量取损耗模量,更不成能切确计较此中聚合物基体的储能模量及损耗模量。凡是只以1/P2表征试样的相对刚度,以A表征试样的阻尼。这种方式次要用来研究正在法式升温中试样动态力学机能的相对变化趋向并确定其特征温度。 取扭摆法比拟的长处 试样制备简单,由于不必然要制成法则外形。 试样用量少(100mg以下)。 取大大都固体动态力学阐发仪比拟,扭辫仪合用的模量范畴更广,由于试样中有加强纤维支承,即便聚合物基体处于无法承受自沉的液态,复合材料试样仍连结相当的刚度。(所以用扔辫仪能够阐发从低量树脂、橡胶、塑料曲至复合材料的各类材料。) 2.2.2共振法 任何系统正在力振幅恒定的周期变力感化下,当激振频次取系统的固有频次相等时,系统的形变振幅达到极大值,即发生共振。振动系统的形变振幅DA或形变速度振幅RA正在包罗共振频次正在内的频次范畴内随频次f的变化曲线叫做共振曲线。 共振法是指试样正在必然频次范畴内的桓幅力感化下发生振动,测定共振曲线,从共振曲线上的共振频次取共振峰宽度获得储能模量取损耗因子的方式。 试验频次范畴能够包罗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关系暗示的共振曲线,暗示该系统有多个共振峰,频次最低的第一个共振峰称为1阶共振,也叫做基频共振,更高频次下的共振顺次称为2,3,4……阶共振。共振频次用fri暗示。 共振曲线上 处所对应的两个频次之差 称为共振峰宽度。振动系统的储能模量反比于fn2,损耗因子反比于 2.2.3.1 振簧法 B&K 焦点部件示企图 误差次要来历 ①粘贴的金属片惹起的附加刚度。为此,国际标推,如要求模量值的误差不跨越4%,则金属片的质量不得跨越被测试样质量的1%,金属片的长度不得跨越试样长度的2%; ②夹持效应,试样正在央头中的部门不成能取振动完全隔离,所以现实参取振动的试样长度大于长度,若是计较中忽略了这个附加长度,则模量计较值将会偏低。 ③此外,激振器取枪振器信号之间的互相关扰也是误差来历之一,一般要使两者间距尽量大。 ④一阶振动受夹头阻尼的影响最大,而高阶振动的振幅又随频次敏捷衰减,所以最好用中阶振动进行试验。 扳手的类型 2.2.2.2悬线法(-) 悬线法共振仪的构成部门如下图所示:一根购端的试样被悬吊正在两根柔嫩的细线上,细线位子试样共振的波节点上。音频讯号发生器发生的音频电讯号通过激扼振换能器转换为机械振动,由一根悬线传给试样,激发试样振动。试样的机械振动再通过另一根悬线传送给校振换能器,还原成电讯号,经放大后,正在仪表上显示出来。调理讯号源的结出频次,可测定共振曲线 s形共振法(固定-固定) DMA982 焦点部件 共振法的错误谬误 因为试样模量随温度而变,从而共振频次也随温度变化,因而不成能获得固定频次下的温度谱。另一方面,若是要用共振法获得试样正在统一温度但分歧频次下的机能,则只能通过正在宽阔的频次范畴内测多阶共振曲线才能获得,但阶数越高,讯号越弱,且容易惹起整个测试系统的共振。实践中发觉,最多能测1~6阶的共振曲线。因而用共振法测频次谱比力坚苦。 2.2.3 非共振法 非共振法是指试样以设定频次振动,测定试样正在振动时的应力、应变幅值以及应力取应变之间的相位差。 非共振仪的商品型号良多,可分为两大类: 一类次要适合于测试固体,一类适合于测试流体,后者称为动态流变仪。 2.2.4非共振法 所有的先辈非共振仪都包含有多种形变模式,如拉伸、压缩、剪切、弯曲(包罗三点弯曲、单悬臂梁取双悬臂梁弯曲)等,有些仪器中还有杆、棒的扭转模式。 正在每一种形变模式下,不只能够正在固定频次下测定宽阔温度范畴内的动态力学机能温度谱或正在固定温度下测定宽频次范畴内的频次谱,并且还答应多种变量组合正在一路的复杂试验模式。 3.尝试手艺 3.1 制样要求 (1)要求样品的材质必需平均、无气泡、无杂质、加工平整; (2)样品的尺寸没有同一,但要求丈量精确。 3.2 振动频次和位移的选择 (1)频次 低频有益于检测大布局中,小活动单位的败坏特征。 (2)位移(振幅) 硬试样:要求设定的振幅要小,不然会形成过载现象,超出仪器的最大外力负荷; 软试样:振幅要大,不然测不准,误差大。 3.3 静态力 动态力的节制 共振法 试样必需和激振器检测头贴紧,再加以动态力检测,准绳上使静态力大于动态力。 3.3 扫描模式 温度扫描模式 材料的耐寒性、耐热性、低温韧性等 频次扫描模式 分歧频次下材料的机能 次级改变 时间扫描模式 恒温、恒频下材料的机能随时间的变化 固化 老化等 动态应力扫描 动态应力 应变曲线 拉伸试验 蠕变答复扫描模式 恒应力扫描模式 4. 动态力学热阐发的特点 间接 表征材料刚度的储能模量E’ 表征材料阻尼特征的损耗模量E”或损耗因子tan δ 反映材料的力学属性 但正在动态力学热阐发中,恰是操纵上述两项参数随温度、频次随时间的变化而派生出一系列新的参数。 间接 E’、 E”、 tan δ的变化和材料本身的布局相联系,反映材料内部布局特征。 4. 动态力学热阐发的特点 相关阻尼的消息,非动态力学试验不成能获得。 关于材料的刚度和热行为,虽然能够别离用静态力学方式和其他热阐发方式(如DSC)测定。 所需试样量少而获得就能获得相关刚度、阻尼、特征温度、特征频次、特征时间等很多消息。 * * α峰即玻璃化改变峰,材料机能变化较大(E”、tan δ ),反映链段起头活动,次要是无定形区的活动所惹起的。 玻璃化转 变 温度(内因) ω。 链段的活动形态 W 外力的感化频次 次要有拉伸、剪切、压缩、双悬臂和三点弯曲5种模式 。 式中,X(t)是随时间变化的振幅包络线外推到零时辰的形变值,fd是阻尼系统的频次;β是衰减。 I为为系统的动弹惯量 fd为频次 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

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