大力量动态热机械分析,DMA
DMA 3200 的大力量能力扩展了实验加载方案,并能够测试更大型样品或实际组件。大力量 DMA 能力的示例参见上图。
上图显示了一块聚碳酸酯在加热速率为 3°C/min、应力为 0.4% 时的温度斜坡。样品尺寸为 1.6 mm 厚、12.8 mm 宽、19 mm 长。这些结果通过多种方式展示了 DMA 3200 设计的功能。首先,DMA 3200 的大力量、高刚度设计使得如此厚的样品可以在拉伸模式下在聚合物的玻璃化区域中或低于 Tg 下进行测试。更传统的更低力 DMA 仪器设计将受力和刚度的限制。此类结果必须通过拉伸状态下的弯曲结构获得。其次,具有卓越低力敏感的无摩擦设计能够通过超过三次方的模量变化表征玻璃态转化。
下图显示了两个圆柱体橡胶样品在 30°C 下、频率为 10 Hz 时,使用压缩夹具进行的测试的应变扫描。样品尺寸为直径 10 mm,厚度 20 mm。两个橡胶样品的填充剂含量不同,分别为 40 phr 和 60 phr(phr 为批量单位,表示每百份橡胶添加的份数)。可以看出,添加物含量直接导致模量更高和更多的应变相关性模量。在此试验期间,施加 20% 应变(相当于 5 mm)所需的力接近 60 N。这些结果凸显了 DMA 3200 的大力量和异常位移控制。
疲劳和准静态测试
大多数材料、组件和设备在其使用期间均需接触重复加载条件,而这些负载可以导致材料疲劳。疲劳可能导致材料行为的剧烈变化,可能影响整体性能,或导致完全失效或严重故障。机械疲劳测试可让您深入了解材料、组件和设备在振荡力或应力下会出现何种问题,或者会在何时出现问题。对材料行为的深入了解可确保稳定的产品性能,并对产品使用寿命提供保障。
单调试验,也称为拉伸试验,也适用于评估强度和形变响应。在该实例中,会在单次负载失效试验中测试各个特性。
可通过 DMA 3200 测量各种材料、组件或设备的特性,支持各种类型的动态或静态强度研究。
启动疲劳和准静态测试
DMA 3200 的灵活性、功能和耐久性使其除了能进行 DMA 外,还可进行各种测试。其广泛的速度和力范围,使其对疲劳和准静态测试也非常有用。这些功能的示例如上图所示。
上图显示了在一小块焊料上进行的一项拉伸断裂试验,即抗拉试验。位移斜坡控制在每分钟 1 微米,温度保持在 25°C。样品尺寸为直径 0.5 mm,长 2 mm。该试验要求在相当长的时间内进行缓慢且精准的位移控制,该例中的时间为 14 小时。样本在图的左侧展示了测试开始时的经典线性区域,在图的中间和右侧显示了非常长的延性破坏。该试验展现了 ElectroForce 线性电机的灵活性。虽然它具有极高的动态性能,但仍可用于精确且慢速的测试。
下图显示了热塑性弹性体的疲劳研究结果。该曲线通常称为强度与循环测试的“S-N 曲线”。这是说明和表征材料或组件的循环负载寿命随负载水平的变化。可以看出,随着应力的降低,样品需要更多循坏才能断裂。该试验展示了如何利用 DMA 3200 的高加速度和耐久性属性将其用于高循环试验。
示例测量:
弹性模量 (E)
刚度 (K)
屈服强度
抗拉强度
断裂伸长率
疲劳强度
示例强度研究:
寿命加速测试
SN 曲线确定
机械老化
蠕变和恢复
应力松弛
拉伸测试