Dynamic mechanical analysis : theoretical considerations on mechanical properties

Sammendrag Dynamisk mekanisk analyse (DMA) er en testmetode som benyttes for karakterisering av materialer. I testmetoden brukes typisk små prøvestykker/bjelker som utsettes for tre-punkts bøyning, med harmonisk varierende laster. I løpet av et testprogram varieres temperaturen, for en gitt lastfrekvens, og ved hjelp av DMA-instrumentet kan en da blant annet bestemme materialets mekaniske egenskaper og glassovergangstemperatur. Målet med rapporten er å få inngående kjennskap til noen av de forskjellige parametrene som er inkludert i analysen, og relasjoner mellom disse. Ved FFI benyttes et DMA 2980-instrument fra TA Instruments, og den tekniske manualen for instrumentet inneholder noen uttrykk og relasjoner for relevante stivhetskoeffisienter for materialene som testes. I denne studien ønsker vi å se nærmere på noen av leddene i disse stivhetsrelasjonene. Samtidig er det et mål å få økt kjennskap til og forståelse for den fysiske tolkningen av lagringsmodul og tapsmodul, som er sentrale begreper innen DMA. I rapporten er det utført en detaljert last-forskyvningsanalyse av en bjelke utsatt for tre-punkts bøyning. Det er vist at de spesifikke leddene i de aktuelle stivhetsrelasjonene representerer effekten av nedbøyning som følge av bøyemomenter og skjærkrefter. Fra en grunnleggende viskoelastisk analyse av bjelken finner en også ut at prøvestykkets lagringsmodul og tapsmodul, som begge kan bestemmes fra DMA, i isotrope tilfeller er identiske med henholdsvis E-modul og viskositetskoeffisient for materialet.