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动态力学分析DMA
第14章 动态力学分析DMA
基本概念承，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分子量树脂、橡胶、塑料直至复合材料的各种材料。）
任何体系在力振幅恒定的周期性交变力作用下，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。
强迫共振法是指强迫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
振簧法 B＆K 核心部件示意图
误差主要来源
①粘贴的金属片引起的附加刚度。为此，国际标推规定，如要求模量值的误差不超过4％，则金属片的质量不得超过被测试样质量的1％，金属片的长度不得超过试样长度的2％；
②夹持效应，试样在央头中的部分不可能与振动完全隔离，所以实际参与振动的试样长度大于自由长度，如果计算中忽略了这个附加长度，则模量计算值将会偏低。
③此外，激振器与枪振器信号之间的互相干扰也是误差来源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率迅速衰减，所以最好用中阶振动进行试验。
扳手的类型
（自由-自由）
悬线法共振仪的组成部分如下图所示：一根购端自由的试样被悬吊在两根柔软的细线上，细线位子试样共振的波节点上。音频讯号发生器产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递给校振换能器，还原成电讯号，经放大后，在指示仪表上显示出来。调节讯号源的结出频率，可测定共振曲线。
悬线法共振仪1
悬线法共振仪2
s形共振法（固定-固定）
DMA982 核心部件
共振法的缺点
由于试样模量随温度而变，从而共振频率也随温度变化，因此不可能得到固定频率下的温度谱。另一方面，如果要用强迫共振法获得试样在同一温度但不同频率下的性能，则只能通过在宽阔的频率范围内测多阶共振曲线才能得到，但阶数越高，讯号越弱，且容易引起整个测试系统的共振。实践中发现，最多能测1~6阶的共振曲线。因此用共振法测频率谱比较困难。
强迫非共振法
强迫非共振法是指强迫试样以设定频率振动，测定试样在振动时的应力、应变幅值以及应力与应变之间的相位差。
强迫非共振仪的商品型号很多，可分为两大类： 一类主要适合于测试固体，一类适合于测试流体，后者称为动态流变仪。
所有的先进强迫非共振仪都包含有多种形变模式，如拉伸、压缩、剪切、弯曲(包括三点弯曲、单悬臂梁与双悬臂梁弯曲)等，有些仪器中还有杆、棒的扭转模式。
在每一种形变模式下，不仅可以在固定频率下测定宽阔温度范围内的动态力学性能温度谱或在固定温度下测定宽频率范围内的频率谱，而且还允许多种变量组合在一起的复杂试验模式。
制样要求
（1）要求样品的材质必须均匀、无气泡、无杂质、加工平整；
（2）样品的尺寸没有统一规定，但要求测量准确。
振动频率和位移的选择
（1）频率
低频有利于检测大分子结构中，小运动单元的松弛特征。
（2）位移（振幅）
硬试样：要求设定的振幅要小，否则会造成过载现象，超出仪器的最大外力负荷；
软试样：振幅要大，否则测不准，误差大。
静态力 动态力的控制
强迫共振法 试样必须和激振器检测头贴紧，再加以动态力检测，原则上使静态力大于动态力。
扫描模式
温度扫描模式
材料的耐寒性、耐热性、低温韧性等
频率扫描模式
不同频率下材料的性能
次级转变
时间扫描模式
恒温、恒频下材料的性能随时间的变化 固化 老化等
动态应力扫描
动态应力 应变曲线 拉伸试验
蠕变回复扫描模式
恒应力扫描模式
4. 动态力学热分析的特点
直接 表征材料